数学(拓展模块)第1章课件.ppt
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1、数 学(扩展模块)第第1 1章章 三角公式及应用三角公式及应用1.1和角公式1.2正弦型函数1.3正弦定理与余弦定理 1.1 1.1 和角公式和角公式两角和与差的余弦公式1.1.1我们知道:cos 60=,cos 30=,cos 60+cos 30=,cos(60+30)=cos 90=0,显然cos 60+cos 30cos(60+30),由此可知,一般情况下,对于任意两个角、,cos(+)cos+cos.那么,cos(+)与,的三角函数值到底有什么关系呢?如何计算cos(+)的值呢?下面我们来讨论这个问题.2123231 1.1 1.1 和角公式和角公式如图1-1所示,设BOA,COA的大
2、小分别为,.为简单起见,我们先假定,均为锐角.以OA为始边,记BOA,COA的终边分别与单位圆的交点为B,C.点B的坐标为(cos,sin),点C的坐标为(cos,sin),因此向量 =(cos,sin),向量 =(cos,sin),且 =1,=1,于是 =cos(+)=cos(+),OBOCOCOBOBOCOCOB 1.1 1.1 和角公式和角公式 设向量 a =(x1,y2),b =(x2,y2),且=,则 a b =|a|b|cos,又由于 a b =x1x2+y1y2,则|a|b|cos=x1x2+y1y2.学习提示学习提示 1.1 1.1 和角公式和角公式又由于 =(cos,sin)
3、(cos,-sin)=cos cos sin sin,所以 cos(+)=cos cos sin sin.由此,我们得到了两角和的余弦公式 cos(+)=cos cos sin sin.(1-1)式(1-1)反映了+的余弦函数值与,的三角函数值之间的关系OBOC图1-1 1.1 1.1 和角公式和角公式 当,为任意角时,式(1-1)仍然成立,同学们可以通过锐角情况下的结论,利用三角函数的诱导公式来证明.学习提示学习提示 1.1 1.1 和角公式和角公式将式(1-1)中的换成,则有 cos()=cos+()=cos cos()sin sin()=cos cos+sin sin.由此,我们得到了两
4、角差的余弦公式 cos()=cos cos+sin sin.(1-2)式(1-2)反映了的余弦函数值与,的三角函数值之间的关系.1.1 1.1 和角公式和角公式 式(1-1)、(1-2)的特点可归纳为:任意角、同名称、符号反.学习提示学习提示 1.1 1.1 和角公式和角公式 例1 不用计算器,求cos 75的值.解 将75看成是30与45的和,利用式(1-1)得 cos 75=cos(30+45)=cos30cos 45sin30sin 45 =4262221-2223 1.1 1.1 和角公式和角公式 例5 化简下列各式:(1)cos 40cos20sin 40sin 20;(2)cos(
5、)cos sin()sin.解 和角公式(1-1)把角+的三角函数转化成了,的三角函数式.如果反过来,从右向左使用式(1-1),我们就可以将上述的三角函数式化简.(1)cos 40cos20sin40sin20sin4 =cos(40+20)=cos60=1/2 .(2)cos()cossin()sin=cos()+=cos.1.1 1.1 和角公式和角公式练一练练一练 1.不用计算器,求下列各式的值:(1)cos 105;(2)cos 225.2.化简下列各式,并求值:(1)cos 80cos 20+sin 80sin 20;(2)15sin 23+15 cos21 1.1 1.1 和角公式
6、和角公式两角和与差的正弦公式1.1.2我们已经学习了两角和与差的余弦公式,那么,两角和与差的正弦公式是怎么样的呢?根据两角和的余弦公式式(1-1)我们可以计算出 ,因此有 这一等式.这说明余弦函数与正弦函数之间是可以互相转化的,也为我们推导两角和的正弦公式提供了有力的工具.sin)2cos()2-cos(sin 1.1 1.1 和角公式和角公式 由此,我们得到了两角和的正弦公式 sin(+)=sincos+cossin.(1-3)式(1-3)反映了+的正弦函数值与,的三角函数值之间的关系.1.1 1.1 和角公式和角公式将式(1-3)中的换成,则有 sin()=sin+()=sincos()+
7、cossin()=sincoscos sin.由此,我们得到了两角差的正弦公式 sin()=sincoscossin.(1-4)式(1-4)反映了的正弦函数值与,的三角函数值之间的关系.1.1 1.1 和角公式和角公式 例6 不用计算器,求sin75的值.解 将75看成是30与45的和,利用式(1-3)得 sin75=sin(30+45)=sin 30cos45+cos30sin 45 =46222232221 1.1 1.1 和角公式和角公式 例7 不用计算器,求sin 15的值.解 将15看成是45与30的差,利用式(1-4)得 sin15=sin(4530)=sin45cos30cos4
8、5sin30 =42621222322 1.1 1.1 和角公式和角公式例7是否还有别的解法?1.1 1.1 和角公式和角公式 例8 已知cos=3/5,(/2,0),求sin(+/3)的值.解 利用式(1-3),首先应求出sin的值.由于cos=3/5,(/2,0),所以 1.1 1.1 和角公式和角公式 逆向使用公式是非常重要的,往往会给解题带来新的思路,使问题的解决变得简单化。学习提示学习提示 1.1 1.1 和角公式和角公式练一练 1.求下列各式的值:(1)sin 105;(2)sin165;(3)sin 225.2.化简下列各式,并求值:(1)sin 26cos19+cos26sin
9、19;(2)sin 80cos 35cos 80sin35.1.1 1.1 和角公式和角公式两角和与差的正切公式1.1.3根据两角和与差的正弦公式、余弦公式可知当cos cos 0时,上式分子分母同除以cos cos 可得 (1-5)同理,可得出 (1-6)注意:在两角和与差的正切公式中,、的取值应使式子的左右两端都有意义.sinsincoscossincoscossin)cos()sin()tan(tantan1tantan)tan(tantan1tan-tan)-tan(1.1 1.1 和角公式和角公式 例10 不用计算器,求(1);(2)tan 285的值.解 (1)=-=(2)1211
10、tan1211tan12tan)64tan(75tan)75360tan(285tan3230tan45tan130tan45tan)3045tan(1.1 1.1 和角公式和角公式练一练练一练 1.求下列各式的值:(1);(2).2.已知tan=1/2 ,tan(-)=-2/5 ,求tan(2-)的值.3.已知:tan、tan 分别是关于x的二次方程x2-5x+6=0的两个根,求tan(+)的值.50tan70tan350tan70tan15tan115tan1 1.1 1.1 和角公式和角公式二倍角公式1.1.4在式(1-1)中,令=,就可以得到二倍角的余弦公式:cos 2 =cos(+)
11、=cos cos sin sin=cos2sin2,即 cos 2=cos2sin2.(1-7)同理,在式(1-3)中,令=,就可以得到二倍角的正弦公式:sin2=2sin cos.(1-8)因为sin2+cos2=1,所以式(1-7)又可以写为 1.1 1.1 和角公式和角公式 cos 2=2cos21,(1-9)cos 2=12sin2,(1-10)则还可以得到下列公式 cos2=(1+cos2)/2 ,(1-11)sin2=(1cos 2)/2 .(1-12)在式(1-5)中,令=,就可以得到二倍角的正切公式:tan 2=2tan/(1-tan2 ).(1-13)式(1-7)(1-13)
12、反映出具有二倍角关系的角的三角函数之间的关系,在三角计算中有着广泛的应用.1.1 1.1 和角公式和角公式 例14 不用计算器,求下列各式的值:(1)sin15cos15;(2)2sin222.51.解 (1)sin15cos15=1/2(2sin15cos15)=1/2 sin(215)=1/2 sin30=1/4.(2)2sin222.51=(12sin222.5)=cos(222.5)=cos45=.22 1.1 1.1 和角公式和角公式 在利用二倍角公式求三角函数的值时,要经常用到开方运算.为了判断平方根的正负号,要首先确定角的范围.学习提示学习提示 1.1 1.1 和角公式和角公式练
13、一练练一练 1.根据二倍角公式,完成下列各题:(1)sin 6=2sin()cos();(2)sin=2sin()cos().2.已知sin=5/13 ,且是第一象限的角,求sin2,cos 2,tan2的值.3.已知tan2=3/4 ,求tan 的值。1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数正弦型函数的概念和性质1.2.1我们已经学习了正弦函数y=sin x和余弦函数y=cos x.在物理学和电学中,我们经常会遇到形如y=Asin(x+)(A0,0)的函数,这类函数称为 正弦型函数 .它与正弦函数y=sin x有着密切的关系.我们先来讨论正弦型函数的周期.在正弦型函数y=Asin(x+)(A0,
14、0)中,令z=x+,则 y=Asin(x+)=Asinz.1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数我们已经知道正弦函数y=sinx的定义域为R,周期为2,值域为1,1.因此,函数y=Asin(x+)(A0,0)的定义域为R,并且 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数由于正弦函数y=sinx的值域为1,1,所以y=Asin z(A0)的值域为A,A,即正弦型函数y=Asin(x+)(A0,0)的最大值为A,最小值为A.综上所述,正弦型函数y=Asin(x+)(A0,0)主要有以下性质:(1)定义域为R ;(2)周期为T=2 ;(3)值域为A,A,即最大值为A,最小值为A.1.2 1.2 正弦型函数正
15、弦型函数 例1 求正弦型函数y=sin(2x+/6)和y=sin(x/2+2/5)的周期.解 根据正弦型函数的周期公式T=2/,可知y=sin(2x+/6)的周期为 T=2/=2/2=;y=sin(x/2+2/5)的周期为 42122wT 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 例2 求函数y=3sin(4x+/3)的周期和最大值、最小值,并求在什么情况下函数取得最大值和最小值.解 据正弦型函数的性质,我们可得函数y=3sin(4x+/3)的周期为 T=2/=2/4=/2 .设z=4x+/3,即x=z/4/12,则当z=2k+/2 (kZ),即x=k2+24 (k Z)时,函数y=3sinz有最
16、大值,最大值为3;1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 当z=2k/2(kZ),即x=k/2 5/24(kZ)时,函数y=3sinz有最小值,最小值为3.所以,当x=k/2+/24 (kZ)时,函数y=3sin(4x+/3)取得最大值3;当x=k/25/24(kZ)时,函数y=3sin (4x+/3)取得最小值3.1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 一般地,研究函数y=asinx+bcos x(a0,b0)时,首先要把函数转化为正弦型函数y=Asin(x+)的形式.如图1-2所示,考察以(a,b)为坐标的点P,设以OP为终边的角为,则图1-2 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 于是 即
17、,角的值可以由tan=b/a确定(角所在的象限与点P所在的象限相同).22baA 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 例3中,利用公式(1-3)将函数转化为正弦型函数的形式,这是确定函数周期和值域的关键.学习提示学习提示 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数 例3 求函数y=cosx+sinx的最大值和最小值.解 因为 故函数y=cosx+sinx的最大值为 ,最小值为 .22 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数练一练练一练 1.求下列函数的最大值、最小值和周期:(1);(2).2.求下列函数的最大值和最小值,并求出在什么情况下函数取得最大值和最小值:(1)(2)xxycos3sin);3
18、4sin(13xyxy2sin83sin3xy 1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数正弦型函数的图像1.2.2在研究正弦函数y=sinx的图像时,我们介绍过“五点法”作图,即选取(0,0),(/2 ,1),(,0),(3/2 ,1),(2,0)作为五个特殊点来作图.正弦型函数y=Asin(x+)(A0,0)的图像与正弦函数的图像类似,我们一般也采用“五点法”来作正弦型函数的图像.正弦型函数的图像称为 正弦型曲线 .1.2 1.2 正弦型函数正弦型函数在y=Asin(x+)中,令z=x+,我们分别取z=0,/2 ,3/2 ,2,求出对应的x的值和函数值y,构成五组(x,y).分别以每组的(x,y
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