第四章  三角函数
 §4.1 任意角的三角函数

复习目标 知识梳理 应用举例 实践体验 拓展探究 基础训练 提高训练 学习感悟
    一、复习目标
    理解任意角的概念、弧度的意义,能正确地进行弧度与角度的换算;掌握任意角的正弦、余弦、正切的定义、了解余切、正割、余割的定义.

    二、重点难点
    重点:
任意角的概念, 弧度与角度的换算, 任意角的正弦、余弦、正切的定义及应用.

    难点:任意角的正弦、余弦、正切的定义及应用.

    三、特别提示
    1、角的集合的表示形式不是唯一的,如,终边在`y`轴的负半轴上的角的集合可用如下两种形式来表示:`{x|x=2kpi-pi/2,k∈ZZ}`,`{x|x=2kpi+(3pi)/2,k∈ZZ)`,但应注意角度制与弧度制不能混用,
    如:`{x|x=2kpi+270°,k∈ZZ}`是错误形式;

    角的概念推广及弧度制的建立,使角的集合与实数集`RR`之间建立了一个一一对应关系,使运算更为方便.

  2、三角函数中,角和三角函数值的对应关系是多值对应关系,即给定一个角,它的三角函数值是唯一确定的(除不存在的情况);反过来,给定一个三角函数值,有无穷多个角和它对应.
  3、利用定义求三角函数值时,要注意角的终边所在的象限.当终边所在的象限不定时,要注意分情况讨论,分类讨论的思想是解决这类题的重要思想方法.
    4、注意第一象限角、锐角、小于90°的角的区别与联系.

  第一象限的角可以表示成`{alpha|k•360°<alpha<k•360°+90°,k∈ZZ}`,它包含锐角.锐角可以写成`{alpha| 0°<alpha<90°}`,它是第一象限的角.小于`90°`的角可以表示成`{alpha|alpha<90°}`,它包含锐角、零角及负角.
  5、单位圆中的三角函数线是数形结合的有效工具,借助它,不但可以画出准确的三角函数图象,还可以讨论三角函数性质.三角函数线是有向线段,字母顺序不能随意调换,当角`alpha`的终边与`x`轴重合时,正弦线、正切线分别变成一个点,此时角a的正弦值和正切值都为0;当角`alpha`的终边与`y`轴重合时,余弦线变成一个点,正切线不存在.

    知识梳理
    一、角的概念与推广
  1、任意角的概念:角可以看成是一条射线,绕着端点旋转而成的图形.开始位置的射线叫始边,终止位置的射线叫终边.规定按逆时针方向旋转所成的角为 正角,按顺时针方向旋转所成的角为负角,没有旋转的角为零角.
  2、象限角与轴上角:角的顶点与原点重合,角的始边与`x`轴重合,那么角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限的角;如果角的终边在坐标轴上,这样的角叫轴上角,不属于任何象限.
    3、终边相同的角:若`alpha`为任意角,则与`alpha`终边相同的角,连同`alpha`在内,可以表示成`S={beta|beta=alpha+k·360°}`,`(k∈ZZ)`
    二、弧度制
    1、概念:把长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度的角.用“弧度”作为单位来度量角的单位制叫弧度制,它的单位符号是`rad`,读作弧度.

    2、弧长公式与扇形面积公式:在弧度制下,弧长`l=|alpha|·r`(`r`为半径),扇形面积`S_(扇形)`=`1/2lR=1/2R^2|alpha|`.
    3、弧度与角度的换算公式:180°=`pirad`,`1°=pi/180rad`,`1rad=(180/pi)°~~57.30°
    4、特殊角的角度数与弧度数的换算表:
角度 `0°` `15°` `30°` `45°` `60°`
弧度 `0` `pi/12` `pi/6` `pi/4` `pi/3`
角度 `75°` `90°` `180°` `270°` `360°`
弧度 `(5pi)/12` `pi/2` `pi` `(3pi)/2` `2pi`

    三、任意角的三角函数
    1、定义:在角`alpha`的终边上任取一点`P(x,y)`,设`|OP|=r(r>0)`,
   
    则`sinalpha=y/r`;`cosalpha=x/r`;`tanalpha=y/x`;`cotalpha=x/y`;`secalpha=r/x`;`cscalpha=r/y`

    2、三角函数线:如图,单位圆中的有向线段:`MP`、`OM`、`AT`分别叫做`alpha`的正弦线、余弦线、正切线.
    3、三角函数的定义域:`y=sinalpha`,`y=cosalpha`的定义域是`(-oo,+oo)`;

    `y=tanalpha`,`y=secalpha`的定义域是`{alpha|alpha!=pi/2+kpi,kinZ}`;

    `y=cotalpha`,`y=cscalpha`的定义域是`{alpha|alpha!=kpi,kinZ}`

    4、三角函数值在各象限中的符号  

三角函数
`sinalpha,cscalpha` + + - -
`cosalpha,secalpha` + - - +
`tanalpha,cotalpha` + - + -

    应用举例
    一、应用特点
    1、三角函数的概念的应用
    2、三角函数的符号判断
    3、弧长公式、扇形面积公式的应用

    二、案例示范
    (回味相关知识与方法,寻找解题办法,若有困难,可以参考“提示”,还有困难,可以参考“解答”或倾听老师的分析示范)

    1、`C`是曲线`y=root()(1-x^2)(-1<=x<=0)`上一点,`CD_|_y`轴,`D`是垂足,`A`点坐标是`(-1,0)`,`∠CAO=theta`(其中`O`为原点),将`AC+CD`表示成关于`theta`的函数`f(theta)`,则`f(theta)`等于(   )
    A.`2costheta-cos2theta`      B.`costheta+sintheta`
   

    C.`2costheta(1+costheta)`    D.`2sintheta+costheta-root()(2)`

    提示 示范  

    2、(1)若`cot(sintheta)*tan(costheta)>0`,则`theta`在第几象限?
    (2)求`y=sinalpha/|sinalpha|+cosalpha/|cosalpha|+tanalpha/|tanalpha|+cotalpha/|cotalpha|`的值域.
    提示 示范  

    3、一个半径为`r`的扇形,若它的周长等于弧所在的半圆的长,那么扇形的圆心角是多少弧度?是多少度?扇形的面积是多少?
    提示 示范  

    实践体验
    (在实践中提高能力,在体验中反思感悟,力求独立,力求提高)

    1、(1)写出终边在`y`轴上的角的集合;
    (2)若角`alpha`的终边和函数`y=-|x|`的图象重合,试写出角`alpha`的集合;
    (3)已知角`alpha`是第二象限角,试确定`2alpha`、`alpha/2`所在的象限;
    (4)若`theta`角的终边与`168°`角的终边相同,求在`[0°,360°)`内终边与`theta/3`角的终边相同的角.
    提示 示范  

    2、已知角`alpha`的终边在直线`y=-3x`上,求`10sinalpha+3secalpha`的值.
    提示 示范  

    拓展探究
    (1)已知扇形周长为10,面积是4,求扇形的中心角.

    (2)已知扇形周长为40,当它的半径和中心角取何值时,才使扇形面积最大?
    提示 示范  

 

    基础训练
    参考答案

    提高训练
    参考答案

    学习感悟
  1、在角的表示中注意角度和弧度不能在同一角的表示中使用,同时要熟练掌握扇形的弦长公式`l=(npiR)/(180°)`(其中`n`为圆心角的度数),`l=|alpha|R`(`alpha`为圆心角的弧度数),扇形的面积公式`S=1/2lr`.
  2、要确定角`alpha`所在象限,只要把`alpha`表示为`alpha=2kpi+alpha_0``(k∈ZZ,O≤alpha_0≤2pi)`,由`alpha_0`所在象限即可判定出`alpha`所在的象限.由已知角的范围求复合角的范围时,通常要用不等式的性质来解决,切忌扩大角的范围.
  3、要善于利用三角函数的定义及三角函数的符号规律解题,并且注意掌握解题时必要的分类讨论以及三角函数值符号的选取.
    4、理解单位圆中的三角函数线并能灵活运用,这是解三角题的重要技巧,要熟记某些特殊角的三角函数值.

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