前言
三角函数的求值,对许多学生而言,都是个噩梦,我们不妨借助这篇博文梳理思路。
给角求值
分析:这类题目往往需要将非特殊角拆分,然后约掉含有非特殊角的代数式,就得到了最终的值。
原式=(cfrac{cos(90^{circ}-5^{circ})+cfrac{sqrt{3}}{2}sin25^{circ}}{cos25^{circ}})(=cfrac{sin5^{circ}+cfrac{sqrt{3}}{2}sin25^{circ}}{cos25^{circ}})
(=cfrac{sin(30^{circ}-25^{circ})+cfrac{sqrt{3}}{2}sin25^{circ}}{cos25^{circ}})(=cfrac{cfrac{1}{2}cos25^{circ}}{cos25^{circ}}=cfrac{1}{2})
分析:原式=(cfrac{1-cos100^{circ}}{2(1+sin10^{circ})})(=cfrac{1-cos(90^{circ}+10^{circ})}{2(1+sin10^{circ})})
(=cfrac{1+sin10^{circ}}{2(1+sin10^{circ})}=cfrac{1}{2})
- 其他相关习题请移步:三角函数给角求值;
给值求值
角度一:已知角是一个,未知角也是一个角
分析:如果已知的角为一个,如(alpha-cfrac{pi}{3}),未知角也是一个,如(alpha),此时二者之间的关系往往利用互余、互补、半角、倍角、特殊角的角度建立联系,
比如本题目(alpha=(alpha-cfrac{pi}{3})+cfrac{pi}{3}),
故(sinalpha=sin[(alpha-cfrac{pi}{3})+cfrac{pi}{3}]=sin(alpha-cfrac{pi}{3})coscfrac{pi}{3}+cos(alpha-cfrac{pi}{3})sincfrac{pi}{3}=cfrac{15+8sqrt{3}}{34}).
- 备注:简单题目只需要用到互余、互补、半角、倍角、特殊角中的某一个角度就可以求解;
分析:注意到已知角为一个(alpha+cfrac{pi}{6}),未知角也是一个(2alpha+cfrac{pi}{12}),故二者之间的联系可能是从余、补、半、倍、特的角度建立联系,
故将已知角二倍得到(2(alpha+cfrac{pi}{6})=2alpha+cfrac{pi}{3}),发现还是和未知角不一样,故做差就发现,(2alpha+cfrac{pi}{12}=2(alpha+cfrac{pi}{6})-cfrac{pi}{4}),
故(sin(2alpha+cfrac{pi}{12})=sin[2(alpha+cfrac{pi}{6})-cfrac{pi}{4}]=sin[2(alpha+cfrac{pi}{6})]coscfrac{pi}{4}-cos[2(alpha+cfrac{pi}{6})]sincfrac{pi}{4})
(=2sin(alpha+cfrac{pi}{6})cos(alpha+cfrac{pi}{6})coscfrac{pi}{4}-[2cos^2(alpha+cfrac{pi}{6})-1]sincfrac{pi}{4}=cdots=cfrac{17sqrt{2}}{50}).
- 备注:复杂一些的题目可能需要用到互余、互补、半角、倍角、特殊角中的某两个以上的角度才可以求解;
分析:(cos(cfrac{2pi}{3}+2alpha)=cos[pi-(cfrac{pi}{3}-2alpha)])
(=-cos[2(cfrac{pi}{3}-alpha)]=-1+2sin^2(cfrac{pi}{3}-alpha))
(=-1+2 imes (cfrac{1}{4})^2=-cfrac{7}{8}),故选A。
分析:先将已知条件变形为(sqrt{3}sin(alpha+cfrac{pi}{6})=-cfrac{4sqrt{3}}{5}),
即(sin(alpha+cfrac{pi}{6})=-cfrac{4}{5}),求(cos(alpha+cfrac{2pi}{3}));
到此题目的要求明显多了,就是个给值求值题目;
故这样变形,(cos(alpha+cfrac{2pi}{3})=cos(alpha+cfrac{pi}{6}+cfrac{pi}{2})=-sin(alpha+cfrac{pi}{6})=cfrac{4}{5});
- 角度二:已知角为两个,未知角为一个角
分析:如果已知的角为两个,如(alpha)和(alpha-eta);未知角是一个,如(eta),此时二者之间的关系往往利用两个已知角的和差就能凑出未知角,
比如本题目(eta=alpha-(alpha-eta))
故(taneta=tan[alpha-(alpha-eta)]=cfrac{tanalpha-tan(alpha-eta)}{1+tanalphacdot tan(alpha-eta)}=-cfrac{1}{12})
分析:由题目(sinalpha+sineta=sqrt{3}(coseta-cosalpha)),则(sinalpha+sqrt{3}cosalpha=sqrt{3}coseta-sineta),
即(cos(alpha-cfrac{pi}{6})=cos(eta+cfrac{pi}{6})),
又(alpha-cfrac{pi}{6}in(-cfrac{pi}{6},cfrac{pi}{3})),(eta+cfrac{pi}{6}in(cfrac{pi}{6},cfrac{2pi}{3})),
则有(alpha-cfrac{pi}{6}=eta+cfrac{pi}{6}),即(alpha=eta+cfrac{pi}{3})
故(sin3alpha+sin3eta=sin3(eta+cfrac{pi}{3})+sin3eta)
(=sin(3eta+pi)+sin3eta=-sin3eta+sin3eta=0)
分析:由已知可得:(sinalpha=cfrac{2sqrt{5}}{5}),(cos(alpha+eta)=pm cfrac{4}{5}),
若(cos(alpha+eta)=cfrac{4}{5}>cfrac{sqrt{5}}{5}=cosalpha),则有(alpha+eta<alpha),
即(eta<0),这与(eta)为锐角矛盾舍去,故(cos(alpha+eta)=-cfrac{4}{5}),
所以(coseta=cos[(alpha+eta)-alpha])
(=cos(alpha+eta)cosalpha+sin(alpha+eta)sinalpha)
(=cfrac{2sqrt{5}}{25}),故选(A)。
法1:由题目可知,(cfrac{sqrt{2}}{2}(sinalpha+cosalpha)=cfrac{3}{5}),则(sinalpha+cosalpha=cfrac{3sqrt{2}}{5}),
和(sin^2alpha+cos^2alpha=1)联立,得到(2sin^2alpha-cfrac{6sqrt{2}}{5}sinalpha-cfrac{7}{25}=0),即((sqrt{2}sinalpha+cfrac{1}{5})(sqrt{2}sinalpha-cfrac{7}{5})=0)
解得(sinalpha=-cfrac{sqrt{2}}{10}),或(sinalpha=cfrac{7sqrt{2}}{10})(不符,舍去),
即(sinalpha=-cfrac{sqrt{2}}{10}),(cosalpha=cfrac{7sqrt{2}}{10}),从而(tanalpha=-cfrac{1}{7})
代入(tan(alpha-cfrac{pi}{4})=cfrac{tanalpha-1}{1+tanalpha}=-cfrac{4}{3});
法2:由(sinalpha+cosalpha=cfrac{3sqrt{2}}{5}),得到(2sinalpha cosalpha=-cfrac{7}{25}),
则有((sinalpha-cosalpha)^2=cfrac{32}{25}),由于(alpha)为第Ⅳ象限角,
得到(sinalpha-cosalpha=-cfrac{4sqrt{2}}{5}),又(sinalpha+cosalpha=cfrac{3sqrt{2}}{5}),
即(sinalpha=-cfrac{sqrt{2}}{10}),(cosalpha=cfrac{7sqrt{2}}{10}),从而(tanalpha=-cfrac{1}{7})
代入(tan(alpha-cfrac{pi}{4})=cfrac{tanalpha-1}{1+tanalpha}=-cfrac{4}{3});
法3:由(2sinalpha cosalpha=-cfrac{7}{25}),得到(cfrac{2sinalpha cosalpha}{sin^2alpha+cos^2alpha}=-cfrac{7}{25}),
则(cfrac{2tanalpha}{tan^2alpha+1}=-cfrac{7}{25}),解得(tanalpha=-7)或(tanalpha=-cfrac{1}{7}),
又由于又(sinalpha+cosalpha=cfrac{3sqrt{2}}{5}),则(|cosalpha|>|sinalpha|),即(|tanalpha|<1),
故保留(tanalpha=-cfrac{1}{7}),代入(tan(alpha-cfrac{pi}{4})=cfrac{tanalpha-1}{1+tanalpha}=-cfrac{4}{3});
[法1]:从数的角度分析,借助三角函数的变换求解;将已知的角看成两个角( heta)和(cfrac{pi}{4})的差,
由于(sin( heta-cfrac{pi}{4})=cfrac{2sqrt{2}}{3}),即(sin hetacdot cfrac{sqrt{2}}{2}-cos hetacdot cfrac{sqrt{2}}{2}=cfrac{2sqrt{2}}{3}),
整理得到,(sin heta-cos heta=cfrac{4}{3}),两边平方得到(1-sin2 heta=cfrac{16}{9})
则(sin2 heta=-cfrac{7}{9}),故选(B);
[法2]:从数的角度分析,借助三角函数的变换求解;将已知的角( heta-cfrac{pi}{4})看成一个整体角,
(sin2 heta=cos(cfrac{pi}{2}-2 heta)=cos2(cfrac{pi}{4}- heta)=cos2( heta-cfrac{pi}{4}))
(=1-2sin^2( heta-cfrac{pi}{4})=1-2cdot (cfrac{2sqrt{2}}{3})^2=-cfrac{7}{9}),故选(B);
[法3]:从形的角度分析,借助三角函数线求解;
做平面直角坐标系和单位圆,由(sin( heta-cfrac{pi}{4})=cfrac{2sqrt{2}}{3})可知,
则角( heta-cfrac{pi}{4})的终边位于射线(OA)或(OB)上,其关于(y)轴对称,
将其顺时针旋转(cfrac{pi}{4}),得到角( heta)的终边位于射线(OC)或(OD)上,其关于(y=-x)轴对称,
将角( heta)乘以(2)倍,则得到角(2 heta)的终边位于射线(OM)或(ON)上,其关于(y)轴对称,
结合图像,如果做其正弦线,可知首先排除选项(A),(C),比较选项(B),(D),
可知应该排除(D),而选(B);
给值求角
分析:有题目可知,(sinalpha coseta-cosalpha sineta=sin(alpha-eta)=cfrac{3sqrt{3}}{14}),
又(0<eta<alpha<cfrac{pi}{2}),则(0<alpha-eta<cfrac{pi}{2}),故(cos(alpha-eta)=cfrac{13}{14}),
又(cosalpha=cfrac{1}{7}),则(sinalpha=cfrac{4sqrt{3}}{7}),
故(sineta=sin[alpha-(alpha-eta)]=sinalpha cos(alpha-eta)-cosalpha sin(alpha-eta)=cfrac{4sqrt{3}}{7} imes cfrac{13}{14}-cfrac{1}{7} imes cfrac{3sqrt{3}}{14}=cfrac{sqrt{3}}{2})
又由于(0<eta<cfrac{pi}{2}),故(eta=cfrac{pi}{3})。
分析:此题属于给值求角,难在角的范围的压缩。
由于(alphain [cfrac{pi}{4},pi]),(2alphain [cfrac{pi}{2},2pi]),
但(sin2alpha=cfrac{sqrt{5}}{5}),故(2alphain [cfrac{pi}{2},pi]),
故(alpha in [cfrac{pi}{4},cfrac{pi}{2}]),难点:角的范围的压缩
所以(cos2alpha=-cfrac{2sqrt{5}}{5}),
又(alpha in [cfrac{pi}{4},cfrac{pi}{2}]),(etain [pi,cfrac{3pi}{2}]),
故(eta-alphain [cfrac{pi}{2},cfrac{5pi}{4}]),
于是,(cos(eta-alpha)=-cfrac{3sqrt{10}}{10}),
所以(cos(alpha+eta)=cos[2alpha+(eta-alpha)])
(=cos2alpha cos(eta-alpha)-sin2alpha sin(eta-alpha))
(=-cfrac{2sqrt{5}}{5} imes (-cfrac{3sqrt{10}}{10})-cfrac{sqrt{5}}{5} imes cfrac{sqrt{10}}{10})
(=cfrac{sqrt{2}}{2})
且(alpha+etain [cfrac{5pi}{4},2pi]),故(alpha+eta=cfrac{7pi}{4}),故选(A)。
解后反思:1、给值求角类题目往往先转化为给值求值,然后还需要所求角的范围。
2、求角时的函数类型的选择:
①从题目所给的值来看,所给的值是正弦和余弦,则往往函数选择(sin)和(cos);所给的值是正切,则往往函数选择(tan);简单记为给弦选弦,给切选切;
②从题目所求的角来看,若角的范围是((0,pi)),则选(cos);若角的范围是((-cfrac{pi}{2},cfrac{pi}{2})),则选(sin);利用单调性这样就会一个萝卜一个坑,不担心多值的情形。
分析:由已知(alphain (0,pi)),(tanalpha=tan[(alpha-eta)+eta]=cfrac{1}{3}>0),则(alphain (0,cfrac{pi}{2})),
又由于(tan2alpha=cdots=cfrac{3}{4}),则(0<2alpha<cfrac{pi}{2}),
又由于(taneta=-cfrac{1}{7}),(etain (0,pi)),则(cfrac{pi}{2}<eta<pi),
即(tan(2alpha-eta)=cdots=1),
又由于(0<2alpha<cfrac{pi}{2}),(cfrac{pi}{2}<eta<pi),
则(-pi<2alpha-eta<0),故(2alpha-eta=-cfrac{3pi}{4});
分析:由韦达定理可知,(tanalpha+taneta=-3sqrt{3}),(tanalphacdot taneta=4),
结合符号法则可知,(tanalpha<0),(taneta<0),则由此可以压缩角的范围,(alpha),(etain (-cfrac{pi}{2},0)),
由此知道,(alpha+etain (-pi,0)),接下来求其某一个三角函数的值,结合本题题设可知,需要求(tan(alpha+eta));
(tan(alpha+eta)=cfrac{tanalpha+taneta}{1-tanalphacdot taneta}=cfrac{-3sqrt{3}}{1-4}=sqrt{3}),
结合上述范围,(alpha+etain (-pi,0)),则得到(alpha+eta=-cfrac{2pi}{3}),故选(A).
分析:(eta)是钝角且(coseta=-cfrac{sqrt{5}}{5}=-cfrac{1}{sqrt{5}}=cfrac{x}{r}),结合三角函数的定义可知(eta)的终边上某点的坐标为((-1,2)),(r=sqrt{5}),则(sineta=cfrac{2}{sqrt{5}});
锐角(alpha)终边上的一点(A(1,3)),则(r=sqrt{10}),(sinalpha=cfrac{3}{sqrt{10}}),(cosalpha=cfrac{1}{sqrt{10}}),
由于(sin(alpha-eta)=sinalpha coseta-cosalpha sineta=cdots=-cfrac{sqrt{2}}{2}),
又(coseta=-cfrac{1}{sqrt{5}}>-cfrac{sqrt{2}}{2}=coscfrac{3pi}{4}),可以将范围压缩为(etain (cfrac{pi}{2},cfrac{3pi}{4})),
又(sinalpha=cfrac{3}{sqrt{10}}>cfrac{sqrt{2}}{2}=sincfrac{pi}{4}),可以将范围压缩为(alphain (cfrac{pi}{4},cfrac{pi}{2})),
故由不等式性质得到(alpha-etain (-cfrac{pi}{2},0)),故(alpha-eta=-cfrac{pi}{4})。
新题补充
分析:由已知条件,解方程得到(sinalpha=-2)(舍去),(sinalpha=cfrac{3}{4}),则(cos2alpha=1-2sin^2alpha=-cfrac{1}{8})。
分析:由(alpha)为第Ⅳ象限角,且(sin(alpha+cfrac{pi}{3})=cfrac{3}{5}),则(cos(alpha+cfrac{pi}{3})=cfrac{4}{5}),
则(sin(alpha+cfrac{pi}{12})=sin[(alpha+cfrac{pi}{3})-cfrac{pi}{4}]=cfrac{3}{5} imes cfrac{sqrt{2}}{2}-cfrac{4}{5} imes cfrac{sqrt{2}}{2}=-cfrac{sqrt{2}}{10})。
分析:(sin2alpha=-cos(cfrac{pi}{2}+2alpha)=-[2cos^2(alpha+cfrac{pi}{4})^2-1]=-cfrac{9}{16}),故选(B).
法1:先求得(tanalpha=-cfrac{1}{7}),则(cfrac{sinalpha}{cosalpha}=cfrac{-1}{7}=cfrac{-k}{7k}),((k eq 0)),
则(sinalpha=-k),(cosalpha=7k),则由(k^2+49k^2=1)得到(k^2=cfrac{1}{50}),
故(sin2alpha=2sinalphacdot cosalpha=2 imes (-k) imes 7k=-14 imes k^2=-14 imes cfrac{1}{50}=-cfrac{7}{25}),故选(C)。
法2:先求得(tanalpha=-cfrac{1}{7}),由二次齐次式可得
(sin2alpha=cfrac{2sinacdot cosalpha}{sin^2alpha+cos^2alpha}=cfrac{2tanalpha}{tan^2alpha+1}=-cfrac{7}{25}),故选(C)。
法1:由(sin(alpha+cfrac{pi}{4})=cfrac{sqrt{2}}{2}(sinalpha+cosalpha)=cfrac{sqrt{2}}{10}),可以得到(sinalpha+cosalpha=cfrac{1}{5}),
又(alpha)为第二象限角,结合勾股数(3,4,5),可知(sinalpha=cfrac{4}{5}),(cosalpha=-cfrac{3}{5}),
( ancfrac{alpha}{2}=cfrac{sincfrac{alpha}{2}}{coscfrac{alpha}{2}})
(=cfrac{sincfrac{alpha}{2}cdot 2cdotcoscfrac{alpha}{2}}{coscfrac{alpha}{2}cdot 2cdotcoscfrac{alpha}{2}}=cfrac{sinalpha}{1+cosalpha})
(=cfrac{frac{4}{5}}{1-frac{3}{5}}=2), 故选(C).
法2:由(sin(alpha+cfrac{pi}{4})=cfrac{sqrt{2}}{2}(sinalpha+cosalpha)=cfrac{sqrt{2}}{10}),可以得到(sinalpha+cosalpha=cfrac{1}{5}),
则(sinalpha+cosalpha=cfrac{sinalpha+cosalpha}{sin^2cfrac{alpha}{2}+cos^2cfrac{alpha}{2}})
(=cfrac{2cdotsincfrac{alpha}{2}cdot coscfrac{alpha}{2}+cos^2cfrac{alpha}{2}-sin^2cfrac{alpha}{2}}{sin^2cfrac{alpha}{2}+cos^2cfrac{alpha}{2}})
(=cfrac{2 ancfrac{alpha}{2}- an^2cfrac{alpha}{2}+1}{ an^2cfrac{alpha}{2}+1}=cfrac{1}{5})
解得,( ancfrac{alpha}{2}=2)或( ancfrac{alpha}{2}=-cfrac{1}{3}),
由于(alpha)为第二象限角,由八卦图法可知,( ancfrac{alpha}{2}>0),故( ancfrac{alpha}{2}=2),故选(C).
化简证明
1、求证:(cfrac{sin(2alpha+eta)}{sinalpha}-2cos(alpha+eta)=cfrac{sineta}{sinalpha})
2、求证:$(tanalpha+cfrac{1}{tanalpha})cdot cfrac{1}{2}sin2alpha-2cos^2alpha=-cos2alpha $
分析:切化弦,
左式(=(cfrac{sinalpha}{cosalpha}+cfrac{cosalpha}{sinalpha})cdot sinalpha cosalpha-2cos^2alpha)
(=cfrac{1}{sinalpha cosalpha}cdot sinalpha cosalpha-2cos^2alpha)(=1-2cos^2alpha)(=-cos2alpha)