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高中数学三角函数诱导 推理公式 习题大全
2025-09-29 16:41:45 责编:小OO
文档
    公式一: 设α为任意角,终边相同的角的同一三角函数的值相等: 

  sin(2kπ+α)=sinα (k∈Z)     cos(2kπ+α)=cosα (k∈Z) 

  tan(2kπ+α)=tanα (k∈Z)     cot(2kπ+α)=cotα (k∈Z) 

  公式二: 设α为任意角,π+α的三角函数值与α的三角函数值之间的关系: 

  sin(π+α)=-sinα  cos(π+α)=-cosα  tan(π+α)=tanα  cot(π+α)=cotα 

  公式三: 任意角α与 -α的三角函数值之间的关系: 

  sin(-α)=-sinα    cos(-α)=cosα   tan(-α)=-tanα   cot(-α)=-cotα 

  公式四: 利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系: 

  sin(π-α)=sinα cos(π-α)=-cosα  tan(π-α)=-tanα cot(π-α)=-cotα 

  公式五: 利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系: 

  sin(2π-α)=-sinα   cos(2π-α)=cosα

  tan(2π-α)=-tanα     cot(2π-α)=-cotα 

  公式六: π/2±α及3π/2±α与α的三角函数值之间的关系: 

  sin(π/2+α)=cosα          cos(π/2+α)=-sinα

  tan(π/2+α)=-cotα        cot(π/2+α)=-tanα

  sin(π/2-α)=cosα           cos(π/2-α)=sinα

  tan(π/2-α)=cotα           cot(π/2-α)=tanα

  sin(3π/2+α)=-cosα       cos(3π/2+α)=sinα

  tan(3π/2+α)=-cotα       cot(3π/2+α)=-tanα

  sin(3π/2-α)=-cosα         cos(3π/2-α)=-sinα

  tan(3π/2-α)=cotα          cot(3π/2-α)=tanα 

  (以上k∈Z)  

  ※规律总结※ 

  上面这些诱导公式可以概括为: 对于π/2*k ±α(k∈Z)的三角函数值, 

  ①当k是偶数时,得到α的同名函数值,即函数名不改变; 

  ②当k是奇数时,得到α相应的余函数值,即sin→cos;cos→sin;tan→cot,cot→→tan. 

  (奇变偶不变) 

  然后在前面加上把α看成锐角时原函数值的符号。 

  (符号看象限) 

  例如: sin(2π-α)=sin(4·π/2-α),k=4为偶数,所以取sinα。 

  当α是锐角时,2π-α∈(270°,360°),sin(2π-α)<0,符号为“-”。 

  所以sin(2π-α)=-sinα 

  上述的记忆口诀是: 

  奇变偶不变,符号看象限。 

  公式右边的符号为把α视为锐角时,角k·360°+α(k∈Z),-α、180°±α,360°-α 

  所在象限的原三角函数值的符号可记忆 

  水平诱导名不变;符号看象限。 

两角和与差的三角函数公式 

sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ    sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ 

  cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ   cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ 

  tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanαtanβ) 

  tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ) 

  二倍角公式 

  二倍角的正弦、余弦和正切公式(升幂缩角公式) 

  sin2α=2sinαcosα 

  cos2α=cos^2(α)-sin^2(α)=2cos^2(α)-1=1-2sin^2(α) 

  tan2α=2tanα/[1-tan^2(α)] 

  半角公式 

  半角的正弦、余弦和正切公式(降幂扩角公式) 

  sin^2(α/2)=(1-cosα)/2        cos^2(α/2)=(1+cosα)/2 

  tan^2(α/2)=(1-cosα)/(1+cosα) 

  另也有tan(α/2)=(1-cosα)/sinα=sinα/(1+cosα)  

  三角函数的和差化积公式 

  sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2]·cos[(α-β)/2] 

  sinα-sinβ=2cos[(α+β)/2]·sin[(α-β)/2] 

  cosα+cosβ=2cos[(α+β)/2]·cos[(α-β)/2] 

  cosα-cosβ=-2sin[(α+β)/2]·sin[(α-β)/2] 

  积化和差公式 

  三角函数的积化和差公式 

  sinα·cosβ=0.5[sin(α+β)+sin(α-β)] 

  cosα·sinβ=0.5[sin(α+β)-sin(α-β)] 

  cosα·cosβ=0.5[cos(α+β)+cos(α-β)] 

  sinα·sinβ=-0.5[cos(α+β)-cos(α-β)] 

  和差化积公式推导 

  附推导: 

  首先,我们知道sin(a+b)=sina*cosb+cosa*sinb,sin(a-b)=sina*cosb-cosa*sinb 

  我们把两式相加就得到sin(a+b)+sin(a-b)=2sina*cosb 

  所以,sina*cosb=(sin(a+b)+sin(a-b))/2 

  同理,若把两式相减,就得到cosa*sinb=(sin(a+b)-sin(a-b))/2 

  同样的,我们还知道cos(a+b)=cosa*cosb-sina*sinb,cos(a-b)=cosa*cosb+sina*sinb 

  所以,把两式相加,我们就可以得到cos(a+b)+cos(a-b)=2cosa*cosb 

  所以我们就得到,cosa*cosb=(cos(a+b)+cos(a-b))/2 

  同理,两式相减我们就得到sina*sinb=-(cos(a+b)-cos(a-b))/2 

  这样,我们就得到了积化和差的四个公式: 

  sina*cosb=(sin(a+b)+sin(a-b))/2    cosa*sinb=(sin(a+b)-sin(a-b))/2 

  cosa*cosb=(cos(a+b)+cos(a-b))/2     sina*sinb=-(cos(a+b)-cos(a-b))/2 

  有了积化和差的四个公式以后,我们只需一个变形,就可以得到和差化积的四个公式。 

  我们把上述四个公式中的a+b设为x,a-b设为y,那么a=(x+y)/2,b=(x-y)/2 

  把a,b分别用x,y表示就可以得到和差化积的四个公式: 

  sinx+siny=2sin((x+y)/2)*cos((x-y)/2)   sinx-siny=2cos((x+y)/2)*sin((x-y)/2) 

  cosx+cosy=2cos((x+y)/2)*cos((x-y)/2)   cosx-cosy=-2sin((x+y)/2)*sin((x-y)/2)

四.【典例解析】

题型1:象限角

例1.已知角;(1)在区间内找出所有与角有相同终边的角;(2)集合,那么两集合的关系是什么?

解析:(1)所有与角有相同终边的角可表示为:,

则令  ,

得 

解得 

从而或

代回或

(2)因为表示的是终边落在四个象限的平分线上的角的集合;而集合表示终边落在坐标轴或四个象限平分线上的角的集合,从而:。

点评:(1)从终边相同的角的表示入手分析问题,先表示出所有与角有相同终边的角,然后列出一个关于的不等式,找出相应的整数,代回求出所求解;(2)可对整数的奇、偶数情况展开讨论。

例2.若sinθcosθ>0,则θ在(    )

A.第一、二象限             B.第一、三象限    

C.第一、四象限             D.第二、四象限

解析:答案:B;∵sinθcosθ>0,∴sinθ、cosθ同号。

当sinθ>0,cosθ>0时,θ在第一象限,当sinθ<0,cosθ<0时,θ在第三象限,因此,选B。

例3.若A、B是锐角△ABC的两个内角,则点P(cosB-sinA,sinB-cosA)在(    )

A.第一象限              B.第二象限           C.第三象限              D.第四象限

答案:B

解析:∵A、B是锐角三角形的两个内角,∴A+B>90°,∴B>90°-A,∴cosB<sinA,sinB>cosA,故选B。

例4.已知“是第三象限角,则是第几象限角?

解法一:因为是第三象限角,所以,

∴,

∴当k=3m(m∈Z)时,为第一象限角;

当k= 3m+1(m∈Z)时,为第三象限角,

当k= 3m+2(m∈Z)时,为第四象限角,

故为第一、三、四象限角。

解法二:把各象限均分3等份,再从x轴的正向的上方起依次将各区域标上I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,并依次循环一周,则原来是第Ⅲ象限的符号所表示的区域即为的终边所在的区域。

由图可知,是第一、三、四象限角

点评:已知角的范围或所在的象限,求所在的象限是常考题之一,一般解法有直接法和几何法,其中几何法具体操作如下:把各象限均分n等份,再从x轴的正向的上方起,依次将各区域标上I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,并循环一周,则原来是第几象限的符号所表示的区域即为 (n∈N*)的终边所在的区域。

题型2:三角函数定义

例5.已知角的终边过点,求的四个三角函数值。

解析:因为过点,所以,。

当;

    ,。

当,;。

例6.已知角的终边上一点,且,求的值。

解析:由题设知,,所以,

得,

从而,

解得或。

当时,, ;

当时,, ;

当时,, 。

题型3:诱导公式

例7.(2009辽宁文,8)已知,则(    ) 

A.               B.             C.             D.

答案   D

例8.化简:

(1);

(2)。

解析:(1)原式;

(2)①当时,原式。

②当时,原式。

点评:关键抓住题中的整数是表示的整数倍与公式一中的整数有区别,所以必须把分成奇数和偶数两种类型,分别加以讨论

题型4:同角三角函数的基本关系式

例9.已知,试确定使等式成立的角的集合。

解析:∵,

===。

又∵,

∴,  

即得或

所以,角的集合为:或。

例10.(1)证明:;

(2)求证:。

解析:(1)分析:证明此恒等式可采取常用方法,也可以运用分析法,即要证,只要证A·D=B·C,从而将分式化为整式

证法一:右边=

=

=

证法二:要证等式,即为

只要证 2()()=

即证:

即1=,显然成立,

故原式得证。

点评:在进行三角函数的化简和三角恒等式的证明时,需要仔细观察题目的特征,灵活、恰当地选择公式,利用倒数关系比常规的“化切为弦”要简洁得多。(2)同角三角函数的基本关系式有三种,即平方关系、商的关系、倒数关系

(2)证法一:由题义知,所以。

∴左边=右边。

∴原式成立。

证法二:由题义知,所以。

又∵,

∴。

证法三:由题义知,所以。

∴。

点评:证明恒等式的过程就是分析、转化、消去等式两边差异来促成统一的过程,证明时常用的方法有:(1)从一边开始,证明它等于另一边(如例5的证法一);(2)证明左右两边同等于同一个式子(如例6);(3)证明与原式等价的另一个式子成立,从而推出原式成立

(以下来自2009年各地高考试题)

1.(2009海南宁夏理,5).有四个关于三角函数的命题:

:xR, +=     : x、yR, sin(x-y)=sinx-siny

: x,=sinx    : sinx=cosyx+y=

其中假命题的是

A.,        B.,        C.,        D.,

答案    A

2..(2009辽宁理,8)已知函数=Acos()的图象如图所示,,则=(    )

A.        B.        C.-         D.  

答案   C

3.(2009全国I文,1)°的值为

A.            B.          C.         D. 

答案   A

4.(2009全国I文,4)已知tan=4,cot=,则tan(a+)=   (    )

A.              B.          C.          D. 

答案   B

5.(2009全国II文,4) 已知中,, 则

    A.       B.           C.         D. 

解析:已知中,,.

    故选D.

6.(2009全国II文,9)若将函数的图像向右平移个单位长度后,与函数的图像重合,则的最小值为(     ) 

A.               B.               C.            D.       

答案   D

7.(2009北京文)“”是“”的

A.    充分而不必要条件            B.必要而不充分条件

C.    充分必要条件                 D.既不充分也不必要条件

答案  A

解析 本题主要考查三角函数的基本概念、简易逻辑中充要条件的判断. 属于基础知识、基本运算的考查.

当时,,反之,当时,,

或,故应选A. 

8.(2009北京理)“”是“”的                                  (    )

A.充分而不必要条件                       B.必要而不充分条件

C.充分必要条件                           D.既不充分也不必要条件

答案  A

解析  本题主要考查三角函数的基本概念、简易逻辑中充要条件的判断. 属于基础知识、基本运算的考查.

当时,

反之,当时,有,

 或,故应选A.

9.(2009全国卷Ⅱ文)已知△ABC中,,则

A.            B.            C.       D. 

答案:D

解析:本题考查同角三角函数关系应用能力,先由cotA=知A为钝角,cosA<0排除A和B,再由选D

10.(2009四川卷文)已知函数,下面结论错误的是

 A. 函数的最小正周期为2          

 B. 函数在区间[0,]上是增函数

 C.函数的图象关于直线=0对称      

D. 函数是奇函数

答案  D

解析∵,∴A、B、C均正确,故错误的是D

【易错提醒】利用诱导公式时,出现符号错误

11.(2009全国卷Ⅱ理)已知中,, 则(    )

A.       B.       C.      D. 

解析:已知中,,.

    故选D.

答案  D

12.(2009湖北卷文)“sin=”是“”的 (     )    

A.充分而不必要条件                B.必要而不充分条件

C.充要条件                        D.既不充分也不必要条件

答案 A

解析 由可得,故成立的充分不必要条件,故选A.

13.(2009重庆卷文)下列关系式中正确的是(    )

A.        B.    

C.       D.

答案  C

解析  因为,由于正弦函数在区间上为递增函数,因此,即

二、填空题

14.(2009北京文)若,则          .

答案  

解析 本题主要考查简单的三角函数的运算.    属于基础知识、基本运算的考查.

由已知,在第三象限,∴,∴应填.

15.(2009湖北卷理)已知函数则的值为        .

答案  1

解析  因为所以

【命题意图】在课改区高考试题中,十分重视弘扬和发展学生的数学应用意识.新课标卷更注意数学应用意识和实践能力的考查,试题设计更加注意贴近生活实践.

16. 函数,给出下列4个命题:

①在区间上是减函数;    ②直线是函数图像的一条对称轴;

③函数f(x)的图像可由函数的图像向左平移而得到;

④若,则f(x)的值域是.

其中正确命题序号是                       。②

17. 已知边长为4的正三角形的中心为,一个半径为8,

中心角为的扇形的顶点与重合,当扇形绕着逆

时针旋转时,请说明:与扇形的重叠部分

的面积变化特征:                                          。      

18. 锐角△中,≥,且,则的最大值为           .

19. 设则的值等于__     .

20. 在△ABC中,BC=1,,当△ABC的面积等于时,__      .

21. 若△的三个内角的正弦值分别等于△的三个内角的余弦值,则△的三个内角从大到小依次可以为                  (写出满足题设的一组解).

    ,另两角不惟一,但其和为

22. 在△ABC中,内角A、B、C所对的边分别为a、b、c,给出下列结论:

①若A>B>C,则;

②若;

③必存在A、B、C,使成立;

④若,则△ABC必有两解.

其中,真命题的编号为                      .(写出所有真命题的编号)①④

23. 若函数对任意的存在常数,使得恒成立,则的最小正值是:       

五.【思维总结】

1.几种终边在特殊位置时对应角的集合为:

角的终边所在位置角的集合
X轴正半轴

Y轴正半轴

X轴负半轴

Y轴负半轴

X轴

Y轴

坐标轴
2.α、、2α之间的关系。

若α终边在第一象限则终边在第一或第三象限;2α终边在第一或第二象限或y轴正半轴。

若α终边在第二象限则终边在第一或第三象限;2α终边在第三或第四象限或y轴负半轴。

若α终边在第三象限则终边在第二或第四象限;2α终边在第一或第二象限或y轴正半轴。

若α终边在第四象限则终边在第二或第四象限;2α终边在第三或第四象限或y轴负半轴。

3.任意角的概念的意义,任意角的三角函数的定义,同角间的三角函数基本关系、诱导公式由于本重点是任意角的三角函数角的基础,因而三学习本节内容时要注意如下几点:(1)熟练地掌握常用的方法与技巧,在使用三角代换求解有关问题时要注意有关范围的;(2)要注意差异分析,又要活用公式,要善于瞄准解题目标进行有效的变形,其解题一般思维模式为:发现差异,寻找联系,合理转化

只有这样才能在高考中夺得高分。三角函数的值与点在终边上的位置无关,仅与角的大小有关.我们只需计算点到原点的距离,那么,,。所以,三角函数是以为自变量,以单位圆上点的坐标或坐标的比值为函数值的函数,又因为角的集合与实数集之间可以建立一一对应关系,故三角函数也可以看成实数为自变量的函数

4.运用同角三角函数关系式化简、证明

  常用的变形措施有:大角化小,切割化弦等,应用 “弦化切”的技巧,即分子、分母同除以一个不为零的,得到一个只含的教简单的三角函数式。下载本文

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