三角是高考必考內(nèi)容之一,江蘇高考中解答題以基本題為主,填空題以中檔題為主.本文就三角的重點(diǎn)知識作一梳理,以期對同學(xué)們復(fù)習(xí)有所幫助.
一、三角函數(shù)的圖象及性質(zhì)
高考中三角函數(shù)的圖象及性質(zhì)主要考查三角函數(shù)的周期性、單調(diào)性、對稱性、有界性、奇偶性;函數(shù)的解析式;圖象之間的變換關(guān)系.題型以填空題為主,難度以容易、中檔題為主,在對三角函數(shù)其他知識的考查中,直接或間接考查本節(jié)的基本方法與技能.
例1 如果函數(shù)f(x)=2sinωx(ω>0)在區(qū)間[-π3,π3]上是增函數(shù),那么實(shí)數(shù)ω的取值范圍是.
分析:由圖象對稱性我們可以將單調(diào)性與三角函數(shù)的周期結(jié)合在一起,T2≥2π3,求出ω的取值范圍.
另外我們也可以用整體思想,先求出-ωπ3≤ωx≤ωx3,由圖象可知ωπ3≤π2.
解:∵x∈[-π3,π3],ω>0,
得-ωπ3≤ωx≤ωx3,結(jié)合正弦函數(shù)圖象和單調(diào)區(qū)間,我們可得0<ωπ3≤π2,
從而0<ω3≤32.
變式①:如果函數(shù)f(x)=2sinωx(ω>0)在區(qū)間[-π4,π3]上是增函數(shù),那么實(shí)數(shù)ω的取值范圍是.
分析:與原題的區(qū)別在于給定區(qū)間不是關(guān)于原點(diǎn)對稱的,有同學(xué)用周期容易產(chǎn)生錯誤,T2≥7π12.所以我們還是選擇整體思想較好,結(jié)果與原題一致.
解:∵x∈[-π4,π3],ω>0,
得-ωπ4≤ωx≤ωπ3,結(jié)合正弦函數(shù)圖象和單調(diào)區(qū)間,我們可得0<ωπ3≤π2且-π2≤-ωπ4<0,
得0<ω≤32且0<ω≤2,
從而0<ω≤32.
變式②:如果函數(shù)f(x)=2sinωx(ω>0)在[-π4,π3]上的最小值是-2,那么ω的最小值是.
解:∵x∈[-π4,π3],ω>0,
得-ωπ4≤ωx≤ωπ3,結(jié)合正弦函數(shù)圖象,我們可得-ωπ4≤-π2,
從而ω≥2.
變式③:如果函數(shù)f(x)=2sinωx在區(qū)間[-π4,π3]上是單調(diào)減函數(shù),那么實(shí)數(shù)ω的取值范圍是.
解:∵f(x)=2sinωx經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn),且在區(qū)間[-π4,π3]上是單調(diào)減函數(shù),
∴ω<0,
得ωπ3≤ωx≤-ωπ4,結(jié)合正弦函數(shù)圖象和單調(diào)區(qū)間,我們可得-π2≤ωπ3<0且0<-ωπ4≤π2,
∴-32≤ω<0且-2≤ω<0,故-32≤ω<0.
二、三角函數(shù)求值
三角函數(shù)的求值問題,由于涉及的三角公式較多,問題的解法也比較靈活,但也會呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性.三角函數(shù)的命題趨于穩(wěn)定,但近年考查得似乎有些簡單,三角函數(shù)的化簡和求值是常考題型.它往往出現(xiàn)在小題中,或者是作為解答題中的一小問,其中考查了簡單的三角恒等變換和三角函數(shù)的性質(zhì)的綜合運(yùn)用.著重考查三角函數(shù)的基礎(chǔ)知識、基本方法和基本技能.
例2 已知tan(α+β)=25,tanβ=13,則tan(α+π4)的值為.
分析:尋找角與角的關(guān)系,可以先求出tanα,再利用兩角和的正切公式求tan(α+π4).
解題步驟如下:
① 尋找角與角之間的關(guān)系
(α+β)-β=α
② 求出對應(yīng)的三角函數(shù)值
tanα=tan[(α+β)-β]=tan(α+β)-tanβ1+tan(α+β)tanβ
=25-131+25·13=117,
故tan(α+π4)=tanα+11-tanα=117+11-117=98.
例3 設(shè)α為銳角,若cos(α+π6)=45,則sin(2α+π12)的值為.
分析:本題正確率不太高,主要是配角較為困難,沒有關(guān)注角的范圍的限制,所以在解題中要注意方法的合理選擇.接下來我們比較這兩種方法的解題過程.
解一(配湊法):①尋找角與角之間的關(guān)系
2α+π12=2(α+π6)-π4
②求出對應(yīng)的三角函數(shù)值
∵α為銳角,即0<α<π2,
∴π6<α+π6<π2+π6=2π3.
∵cos(α+π6)=45,∴sin(α+π6)=35.
∴sin(2α+π3)=2sin(α+π6)cos(α+π6)
=2·35·45=2425.
∴cos(2α+π3)=725.
∴sin(2α+π12)=sin(2α+π3-π4)
=sin(2α+π3)cosπ4-cos(2α+π3)sinπ4
=2425·22-725·22=17502.
解二(換元法):①尋找角與角之間的關(guān)系——換元
令α+π6=t,則α=t-π6,
∴2α+π12=2t-π4.
②求值
∵α為銳角,即0<α<π2,∴π6<α+π6<π2+π6=2π3.
∵cost=45,∴sint=35,
∴sin2t=2sintcost=2425,cos2t=725,
∴sin(2α+π12)=sin(2t-π4)
=22(sin2t-cos2t)=17250.
三、三角恒等變換
與三角恒等變形相關(guān)的問題是高考的熱點(diǎn)問題,通常以三角為載體考查同學(xué)們的基本運(yùn)算能力,利用三角函數(shù)的定義,同角三角函數(shù)關(guān)系式,誘導(dǎo)公式,兩角和差公式,二倍角公式,降冪公式,輔助角公式等三角函數(shù)公式進(jìn)行運(yùn)算及變形求值或求角等.
例4 已知sin2α=23,則cos2(α+π4)= .
解法一:先用降次公式化為一次三角函數(shù)再用誘導(dǎo)公式轉(zhuǎn)化為已知角
cos2(α+π4)=12[1+cos(2α+π2)]
=12(1-sin2α)=16.
解法二:先將目標(biāo)角用和差角公式展開,再利用cosx-sinx與cosx·sinx的關(guān)系,通過平方解決問題
cos(α+π4)=22cosα-22sinα,
所以cos2(α+π4)=12(cosα-sinα)2
=12(1-2sinαcosα)
=12(1-sin2α)=16.
例5 已知α,β均為銳角,且sinα=35,tan(α-β)=-13.
(1)求sin(α-β)的值;
(2)求cosβ的值.
解:(1)∵α,β∈(0,π2),
從而-π2<α-β<π2.
又∵tan(α-β)=-13<0,
∴-π2<α-β<0.
∴sin(α-β)=-1010.
(2)由(1)可得,cos(α-β)=31010.
∵α為銳角,且sinα=35,∴cosα=45.
∴cosβ=cos[α-(α-β)]
=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β)
=45×31010+35×(-1010)
=91050.
變式訓(xùn)練:在本例條件下,求sin(α-2β)的值.
解:∵sin(α-β)=-1010,cos(α-β)=31010,
cosβ=91050,sinβ=131050.
∴sin(α-2β)=sin[(α-β)-β]=sin(α-β)cosβ-cos(α-β)sinβ=-2425.
四、正、余弦定理的應(yīng)用
與解三角形相關(guān)的問題是高考的熱點(diǎn)問題,通常以三角形為載體,借助正弦定理,余弦定理及面積公式實(shí)現(xiàn)邊角互化,解決長度與角度的求解問題.
解三角形問題實(shí)際上是附加條件的三角變換問題,因此在處理這類問題的過程中,利用正、余弦定理適時進(jìn)行邊角的互化,利用三角函數(shù)的定義,同角三角函數(shù)關(guān)系式,誘導(dǎo)公式,兩角和差公式,二倍角公式,降冪公式,輔助角公式等三角函數(shù)公式進(jìn)行有目標(biāo)的運(yùn)算是解決問題的關(guān)鍵.
例6 設(shè)△ABC的內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且a+c=6,b=2,cosB=79.
(1)求a,c的值;
(2)求sin(A-B)的值.
解:(1)由余弦定理b2=a2+c2-2accosB,
得b2=(a+c)2-2ac(1+cosB),
又b=2,a+c=6,cosB=79,
所以ac=9,解得a=3,c=3.
(2)在△ABC中,sinB=1-cos2B=429,
由正弦定理得sinA=asinBb=223.
因為a=c,所以A為銳角.
所以cosA=1-sin2A=13.
因此sin(A-B)=sinAcosB-cosAsinB=10227.
五、三角形中的最值問題
高考復(fù)習(xí)過程中,三角形中的范圍與最值問題,是同學(xué)們學(xué)習(xí)解三角形過程中比較常見的問題,也是高考重要題型.它不僅僅需要用到三角變換、正、余弦定理,往往還需要涉及不等式、函數(shù)、數(shù)形結(jié)合等知識與方法.
例7 滿足條件AB=2,AC=2BC的三角形ABC的面積的最大值為.
分析:方法一:函數(shù)法
設(shè)BC=x,則AC=2x,
根據(jù)面積公式得
S△ABC=12AB×BCsinB=x1-cos2B,
根據(jù)余弦定理得
cosB=AB2+BC2-AC22AB×BC=4+x2-2x24x=4-x24x,
代入上式得
S△ABC=x1-(4-x24x)2
=x2-x4-8x2+1616
=-x4+24x2-1616
由三角形三邊關(guān)系有2x+x>2x+2>2x
解得22-2 故當(dāng)x2=12即x=23時取得S△ABC最大值22. 方法二:數(shù)形結(jié)合法 以直線AB為x軸,線段AB的中垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系,設(shè)C(x,y),由題意可知A(-1,0),B(1,0)利用AC=2BC得C點(diǎn)的軌跡方程(x-3)2+y2=8(y≠0),畫出圖形,即可求出S△ABC最大值22. (作者:祝存建,如皋市第一中學(xué))