《应用数学基础上》课件第三章 任意角的三角函数.ppt
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1、第一节 任意角的概念、弧度制第二节 任意角的三角函数第三节 同角三角函数的关系第四节 诱导公式第五节 三角函数的图像和性质一、角的概念的推广图3-1 解 示意 OAB图3-2 正、负角示意OABC32:,60,260,36060420;,100,OAOOBOCOBOAOC 例如图所示 射线绕着其端点 按逆时针方向旋转到位置时 所形成的角为按逆时针方向旋转到位置时 所形成的角为经过一周又旋转到位置时 所形成的角为相反 若射线绕着其端点按顺时针旋转到OB位置时,所形成的角为-300 按顺时针方向旋转到位置时 所形成的角为若按顺时针经过一周又旋转到OB位置时,所形成的角为-360300660.解解图
2、3-3 图形示意xOy604203007802 36060 11403 36060 36060()kk Z6602 36060 10203 36060 36060()kk Z 解在平面直角坐标系中讨论角时,使角的顶点与坐标原点重合,角的始边与 轴的非负半轴重合,角的终边(除端点外)落在第几象限,则称这个角为第几象限的角(终边位于第象限内的角均为正角吗?终边相同角之间相差多少?)x图3-4 象限角示意如图3-4 所示xOy2545150480 xOy30330575解解;(1)36030330.0 3603030;1 36030390 ;(4)3601310130;(3)3601310230.(
3、2)3601310590 0 3602101621016;1 3602101614944;2 3602101650944.(1)(2)(3)xxy 写出终边落在下列坐标轴上的角的集合.轴的非负半轴;轴;轴的非正半轴.例6解|360,;SkkZ=|180,;Skk Z|360270,Skk Z|36090,.Skk Z 或如图3-5所示,2,:2R ABR ADR ACR 设圆的半径为的长度等于的长度等于的长度等于则有,:Rl一般地 设圆的半径为圆弧长为 该弧所对的圆心角为则有3 1lR 图3-5 弧度制示意OABCDRR即圆心角的弧度数的绝对值等于该角所对的弧长与圆半径长之比.(!本公式中圆心
4、角必须用弧度制,不能用角度制!)由弧度的定义可知:13602 rad=周角=1=180rad=平角190rad2=直角 由换算公式,我们可以把任意大小的角进行角度制与弧度制之间的互化.下面是常用的一些特殊角的角度与弧度数的对应(表3-1).(!在以后的学习中会经常遇到这些特殊角角度制与弧度制之间的转化,应熟记.)表3-1 特殊角的角度数与弧度数对应角度弧度27018090200306454603902120231505618027032360232 说明:(1)用弧度制表示角时,弧度或rad可以省略不写,直接用一个实数表示.(2)一般规定,正角的弧度数为正数,负角的弧度数为负数,零角的弧度数为
5、零.用弧度制来度量角,实际上是在角的集合与实数集之间建立了一种一一对应的关系:每一个角都有惟一确定的一个实数(即这个角的弧度数)与它相对应,反之,每一实数也都有惟一的一个角与它相对应.其对应关系如图3-6所示.正 角零 角负 角 正 数零 负 数 图3-6 角的弧度数与实数之间的对应关系(1)95 3095.595.5 0.01745 1.667;5(2)150(150);1806 (3)50(50)57.32865;77180(4)315.44 解17(1)6(3)2;333 5(2)4202 360300(2)2.3 解例 9 设飞轮半径r=1.5m,每分钟转300转,求:(1)飞轮每秒钟
6、的转数;(2)飞轮圆周上一质点每秒钟所经过的圆心角的弧度数;(3)飞轮圆周上一质点每秒钟所经过的圆弧长.解习 题思考题:1.正角、负角、零角是如何规定的,任意角的含义是什么?2.如何利用平面直角坐标系研究角?3.终边相同的角一定相等吗?相等的角一定终边相同吗?终边相同的角有多少?4.角度制、弧度制、密位制、纳米是如何规定的?答 案答 案答 案答 案课堂练习题:3601.0之间,找出与下列各角终边相同的角并指出它们是第几 在象限的角:(1)530;(2)874 23.2.填空:3.,用弧度制表示角 写出终边在轴上的角的集合.y0309012018036043345632答 案答 案单击左键显示结
7、果6452231351502702600 在中学我们已经学习了锐角的三角函数,下面将其推广到任意角的情形.sin,yrcos,xrtan,yxcot,xy,secrxcsc.ry图3-7 平面直角坐标系内任意角 的位置示意Oxy的终边,Px y,Px y的终边的终边,Px y的终边,Px y(a)(b)(c)(d)OxyOxyOxy 根据三角函数的定义可知,三角函数可以看成以角为自变量的函数.当角用弧度制来度量时,由于角的集合与实数集之间可以建立一一对应关系,所以,三角函数可以看作以实数为自变量的函数,其定义域见表3-2.表3-2 三角函数的定义域三 角 函 数 定 义 域 三 角 函 数 定
8、 义 域sincostan|R|R|R,+,2kk Zcotseccsc|R,+,2kk Z|R,kk Z|R,kk Z22228(6)10rxy 63sin,105yr84cos,10 5xr 63tan,84yx84cot,63xy105sec,84rx 105csc.63ry8-6x=y=因为,解所以246822246Oxy38图 例1中角 的位置P解,xP x,yx=r,y=当=时 角 的终边与 轴的非正半轴重合,这时对于角终边上任意一点,有-0,于是有:解sin0,cos1,tan0,sin1,cos0,tan222 不存在,cot0,sec22 不存在,csc1.2表3-3 常见特
9、殊角的三角函数值0函数名称角sincostancot010不存在210不存在00-10不存在32-10不存在02010不存在解(3-2)解2324323.22 2sin4costan463解图3-9 三角函数值在各象限内的符号Oxysin,csccos,sectan,cotOxyOxy解解习 题思考题:1.任意角三角函数是由角终边上点的坐标来定义的,是哪六个三角函数?这六个比值只与什么因素有关?2.什么是象限角?什么是界限角?3.在同一平面直角坐标系中,你能将任意角三角函数符号写出来吗?答 案答 案答 案1.2,1P已知点在角的终边上,求角 的六个三角函数值.课堂练习题:2.确定下列各三角函数
10、的符号.37;(2)cos;(3)tan;(4)sin.5(1)s306in0 46513393.:(1)cos;(2)sin737 23;(3)tan.610计算 答 案答 案答 案一、同角三角函数间关系 1.倒数关系22431 sin1,55cos4sin41135tan,cot,cos33tan4453所以115115sec,csc.cos3344sin55 (!在运用平方关系时,三角函数的正负号应由角所在的象限来确定,若不能确定,要进行讨论.)解221511817cot,sec1 tan1,8tan151588 15118815cos,sincos tan,8sec171717178
11、1117csc.15 15sin17 解221511817cot,sec1 tan1,8tan151588 15118815cos,sincos tan,8sec17 1717178 1117csc.1515sin17 (!本例告诉我们,当不能确定角所在象限时,应分情况讨论.)解22222sincostantan33cos(1)sin cos;110sec1 tan1 3cos(2)sin1sincostan1 3 1 1cos.tan1 3 1 2sincossin1cos 解222222sincos(sincos)sincos12682424sinsinsinsinsin(sinsin)解
12、则22cossincossincossinsincos11sincoscossinsincos(sincos)(sincos)sincossincos(!在三角恒等式的证明中,一般采用“切、割化弦”的方法.)左边=右边.证明证明22csccotcsccot(csccot)(csccot1)1 csccot1 csccotcsccot=右边左边=22(!cotcsc:1csccot)22在运用三角函数基本恒等式时,不但要熟练掌握原公式,还要灵活地运用其变形公式,本例利用了恒等式1+的变形公式证法一证法二 (!证明三角恒等式的方法有很多种,具体问题应做具体分析,灵活运用各种关系式,采用适当证明方法
13、.)证法三上式显然成立,且以上推证与步骤均可逆,故本题得证.习 题思考题:课堂练习题:1.?八个基本恒等式你会几个 互为倒数的有几个222.sincos1,?ABAB对吗 为什么3.,?运用平方关系时 三角函数符号由哪些元素确定31.sin,tan.5已知是第二象限角,求442.:cossin?.化简 22222223.:sinsectancoscotsinsec.证明答 案答 案答 案答 案答 案答 案sin,1yyyrcos.1xxxrOxysin,cos图3-10 在单位圆上的表示方法xyP,M x y1sin()sin,yy 1cos()cosxx sin()sintan()tan,c
14、oscos()11cot()cottantan()图3-11 单位圆上角 与-的位置示意OxyM1MOxyM1MOxyM1MOxyM1M(a)(c)(d)(b)从而得到负角三角函数的简化公式为:(3-3)解 !利用了终边相同的三角函数简化公式(3-2)及负角三角函数的简化公式(3-3).解原式=sin(36030)cos(2 36045)sin390 cos765tan60(csc30)tan60 csc3012sin30 cos4562224tan60 csc303 2sin(2)sin 2()sin()sin,cos(2)cos 2()cos()cos,tan(2)tan 2()tan()
15、tan,cot(2)cot 2()cot()cot.所以有:sin(2)sin,cos(2)cos,tan(2)tan,cot(2)cot.(3-4)解Oxy(a)M1MOxy(b)M1M11,xx yy 图3-12 单位圆上角+与 的位置示意Oxy(c)M1MOxy(d)M1M(3-5)52sinsinsin;4442解sincoscot()sin()sincoscossincotcotsin解 原式=sinsinsinsin,coscoscoscos,tantantantan,cotcotcotcot.(3-6)解cot(2)sin().cos()tan(2)化简例 7 cossinsin
16、cot.tansincoscos-cot(-s i n)cos解 原式=tan()cot()1.cos()tan(3)sin 2-求证:例 8sin(tan)cotsin tan cotcos tancos tan()-tan cot1解 左边=(3 3)(3 6),.公式公式都称为三角函数的诱导公式其中角是使公式有意义的任意角.由公式可以看出,它们具有下面的共同特征:公式左右两端的三角函数名称相同;若把角 视为锐角公式右端三角函数前的符号左端的角所在象限的三角函数值的符号相同 (!由于本节公式比较多,容易混淆,建议在学习中,理解、对比记忆.)右边11,().,M x yM x y1数诱导 如
17、图3-13所示,在平面直角坐标系中,作任意角 及设它们的终边与单位圆2的交点分别为()和+2 5.形如的三角函公式图3-13 单位圆上角与 的位置示意2Oxy2(a)M1MOxy2(b)M1MOxy2(c)M1MOxy2(d)M1M由图3-13可以看出,无论角 终边落在哪个象限内,其终边与单位圆交点的坐标之间总有下列关系.11sincos,cos()sin,2yxxy 2222222sincostancot,sincoscossincottan.cossin!:seccsc.推导出与的简化公式22 根据正弦、余弦在单位圆上的表示法及同角三角函数之间的关系,得::于是我们得到形如的三角函数诱导公
18、式为2sincos2cossin2tancot2cottan2(3-7),(3 7)(3 3),数诱导 因为利用22公式及公式可推导出角的形式为的三角函数的2简化公式为:6.形如-的三角函公式2sincoscossintancotcottan2222(3-8)(1)sin(2)cos 求下列三角函数的值.120 (-480).例 93(1)sinsin(9030)cos30;2 120(2)coscoscos(360120)=(-480)=480 1cos120cos(9030)sin30.2=解2,sinsinsin22cos.3数诱导 因为23所以有:22 7.形如的三角函的公式:coss
19、in,tancot,cottan.同理可推得333 22232 于是我们又得到一组角的形式为的三角函数的简化公式:sincoscossintancotcottan 32323232(3-9)(),:33数诱导 因为22与前面的讨论方法类似,利用公式(3-9)及公式(3-3),可以3推导出角的形式为的三角函数的简化公式为238.形如-的三角函公式2sincoscossintancotcottan 32323232(3-10)3cot2tan sin 2-tan2化简cos 2+例10 1.-sin(-cot)tan原式=cos tan解(3 7)(3 10),.观察公式可以发现它们有以下共同特点
20、 (1)公式两端函数名称不一致,若左端为正弦,右端则为余弦,左端若为余切,则右端为正切等;(2)若角 视为锐角,则公式右端三角函数前的符号与左端的角所在象限的三角函数值的符号相同.公式(3-3)公式(3-10)这八组公式统称为三角函数的诱导公式,公式中的角 为使公式有意义的任意角.由于公式较多,为了方便记忆,将上述公式概括为下面一句话:奇变偶不变,符号看象限.,nnn 说明:其中奇变偶不变是指把角的形式化为后当2为奇数时函数的名称要改变,当 为偶数时,函数的名称不变.符号看象限是指公式右端三角函数的正负号,要看左端的角(角视为锐角)所在象限的三角函数值的符号.7(1)cos;(2)tan675
21、.3 求下列三角函数的值.-例11771(1)coscoscos 4cos;32 3332 -(2)tan675tan675tan 7 9045cot451.解sincostantancos.2 233化简-2-+-+22例12 2sincos 322tan 2tan 3cos.222 原式=-4 2sinsintancotsin=-22sinsin0.解222tan360 sin 270cos 3602sin180 sin 90sincos2 证明:=-例1322tancoscos2sin cos2 左边=2sincos2sin cos2=2sincos.=-右边,;,.利用三角函数的诱导公
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