雷小華
三角函數(shù)是描述大量生產(chǎn)與生活中帶有周期現(xiàn)象的重要數(shù)學(xué)模型,而解三角形是尋求三角形中邊、角、周長(zhǎng)、面積的值或相關(guān)數(shù)量關(guān)系.由這兩部分組成的高考三角題,不僅能考查考生的理性思維品質(zhì),且可檢測(cè)解決數(shù)學(xué)問題的能力.因此數(shù)學(xué)高考中始終少不了以能力立意且逐年創(chuàng)新的三角題.本文是對(duì)近三年全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷理科數(shù)學(xué)中的三角題作些分析,并對(duì)2018年三角題作些預(yù)測(cè).
一、試題回顧
二、試題分析
仔細(xì)品味近三年這一板塊的試題,發(fā)現(xiàn)試題立足課本知識(shí),計(jì)算適宜,難易適中,若不是壓軸題,一般難度不大,毎年分值穩(wěn)定在15~17分之間,題量有3道小題的,也有1個(gè)小題加1道大題的.試題不斷創(chuàng)新,考生在從已知到未知的求索心路中,感到似熟非熟,似生非生.試題做到了對(duì)知識(shí)與能力、推理與運(yùn)算的綜合考查.可謂:
測(cè)知識(shí)儲(chǔ)備多少,檢求索能力大小;移形換位生計(jì)算,數(shù)形結(jié)合添活力;難可壓軸品素養(yǎng),正解三角現(xiàn)能力;青山不改惟核心,綠水長(zhǎng)流永創(chuàng)新!
(一)測(cè)知識(shí)儲(chǔ)備多少,檢求索能力大小
縱觀近三年高考這一板塊所出現(xiàn)的試題,有直接套用公式計(jì)算即可作答的基礎(chǔ)題,也有出現(xiàn)在第12題或第16題位置的不易求解的壓軸難題,命題方向?qū)?zhǔn)三角基礎(chǔ)知識(shí)的考查與探索求解的能力檢測(cè).
如2015年的第2小題,給你sin20°cos10°-cos160°sin10°這個(gè)表達(dá)式,若你儲(chǔ)備了正弦或余弦的和角與差角公式,做下一步的思路應(yīng)該自然想到,通過對(duì)比,會(huì)進(jìn)一步思考對(duì)cos160°的處理方法,檢測(cè)誘導(dǎo)公式中cos(180°-?琢)=-cos?琢的掌握與否,最后測(cè)試特殊角的三角函數(shù)求值能力.在這一過程中,知識(shí)的儲(chǔ)備量決定思路的開寬程度,熟練操作決定解題的敏捷程度!
「解題思路導(dǎo)圖」
「解析」sin20°cos10°-cos160°sin10°
=sin20°cos10°-cos(180°-20°)sin10°
=sin20°cos10°+cos20°sin10°
=sin(20°+10°)
=sin30°=. 答案選D.
啟示:
1. 能力中包括理解記憶能力.對(duì)課本基礎(chǔ)知識(shí)包括概念、定義、公式、性質(zhì)等的理解與記憶一個(gè)都不能少!除了會(huì),最好還要熟!
2. 解題時(shí),你所儲(chǔ)備的每一個(gè)知識(shí)都可以成為你求解的指路明燈,照你前行!
變式題組一:
1. sin(40°+)cos(10°+)+cos(140°-)sin(10°+)=( )
A. - B. C. - D.
2. 若0≤≤π,且sin(+)cos-cos(-)sin=,則=( )
A. B. C. 或 D. 或
[答案]1. D;2. D.
(二)移形換位生計(jì)算,數(shù)形結(jié)合添活力
由于三角函數(shù)及圖像是歷年高考中的一個(gè)??贾R(shí)點(diǎn),需熟知y=Asin(x+)(A>0, >0),的圖像及其各種變換. 試題中出現(xiàn)過定形析數(shù)的,也出現(xiàn)了定數(shù)解形的,當(dāng)然還要關(guān)注動(dòng)形求數(shù)等數(shù)形結(jié)合的題型.
1. 移形換位生計(jì)算
(1)定形析數(shù)
對(duì)于2015年高考數(shù)學(xué)中的第8小題,已知了函數(shù)f(x)=cos(x+?覬)的部分圖像,如圖所示.若要求出f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間,必須知道f(x)的一個(gè)周期內(nèi)的波峰橫坐標(biāo)x1與波谷橫坐標(biāo)x2,這樣f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間就可以寫成(kT+x1, kT+x2),k∈Z,T為周期.
「解題思路導(dǎo)圖」
「解析」由x2==,故x1=2×-=-,而周期T=2(x2-x1)=2[-(-)]=2, 故f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間就可寫為(2k-, 2k+), k∈Z, 答案選D.
(2)定數(shù)解形
在2017年高考數(shù)學(xué)中的第9小題,已知了曲線C1:y=cosx,C2:y=sin(2x+),需要考生判斷由曲線C1的圖像得到曲線C2的圖像的正確的變換方式,考察異名三角函數(shù)之間轉(zhuǎn)換的一組誘導(dǎo)公式與三角函數(shù)圖像之間的變換方式.
「解題思路導(dǎo)圖」
「解析」
方法一:
由曲線C1:y=cosx=sin(x+)=①=>C1:y=sin(2x+).
=②=>C1:y=sin[2(x+)+]=sin(2x+)即為曲線C2.
其中變換①為f(x)→f(2x),即把C1上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短到原來的倍,縱坐標(biāo)不變;變換②為g(x)→g(x+),即把得到的曲線向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,得到曲線C2.
方法二:
由曲線C2:y=sin(2x+)=cos[(2x+)-]=cos(2x+).
故C1:y=cosx=③=>C1#: y=cos2x=④=>C1##: y=cos[2(x+)],即為曲線C2.
其中變換③為h(x)→h(2xx),即把C1上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短到原來的倍,縱坐標(biāo)不變;變換④為k(x)→k(x+),即把得到的曲線向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,得到曲線C2.
不管走哪條路,我們都可以選出答案D.
此外,還有動(dòng)形求數(shù)等表現(xiàn)形式,放在變式題組中練習(xí)提高.
2. 數(shù)形結(jié)合添活力
在2015年高考數(shù)學(xué)中的第16小題中,給出了平面四邊形ABCD中,∠A=∠B=∠C=75°,BC=2,求AB的取值范圍. 最巧妙的解法是讓滿足條件的四邊形ABCD動(dòng)起來,觀察其變化中的極端情況所得到的值而作答!
「解題思路導(dǎo)圖」
「解析」如圖所示,延長(zhǎng)BA、CD交于A2,平移AD至A′D′、A″D″、AD,…,其極限與點(diǎn)A2重合時(shí),AB最長(zhǎng),此時(shí),在Rt△BA2H中,BA2==,解得:BA2=+;同理,平移AD至?xí)rA1C,AB最短,此時(shí),在Rt△BKC中,BK=BCcos75°=2sin15°,故BA1=2BK=-. 所以AB的取值范圍為(-,+).
啟示:
1. 熟知y=Asin(x+)(A>0,>0)的圖像及其各種變換,提高定形析數(shù)、定數(shù)解形、動(dòng)形求數(shù)與數(shù)形結(jié)合的能力;
2. 能用運(yùn)動(dòng)變化的思想靈活巧妙解題.
變式題組二:
1. 將函數(shù)y=2sin(2x+)的圖像向左平移個(gè)周期后,所得圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)為( )
A. y=-2sin2x B. y=2sin2x C. y=-2cos2x D. y=2cos2x
2. 已知?jiǎng)狱c(diǎn)E、F分別在矩形ABCD的AB邊、AD邊上移動(dòng),AB=3,AD=2,AE=AF,設(shè)∠CFE=. 則當(dāng)?駐CFE的面積最大時(shí),cos=( )
A. B.
C. D.
[答案]1. D ;2. A.
(三)難可壓軸品素養(yǎng),正解三角現(xiàn)能力.
1. 難可壓軸品素養(yǎng)
所謂的壓軸題,即大多數(shù)考生面對(duì)所給條件茫然不解以至無從下手或?qū)λo條件分解處理后仍無法有機(jī)結(jié)合尋求突破.除了前面2015年第16小題外,2016年的第12題也可算是一道壓軸題.要對(duì)這道題作出正確選擇需要具備三層功力,第一是具備了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí);第二,在解題對(duì)局時(shí),中局不迷茫,能夠從開局產(chǎn)生的小成果與新局勢(shì)作出較好的運(yùn)算與推理,決擇出正確的新的推算方向;第三,具備了仔細(xì)謹(jǐn)慎不驕不躁內(nèi)斂前行的數(shù)學(xué)品質(zhì),能繞開暗礁,迎風(fēng)破浪駛向勝利的彼岸!
2016年高考卷的第12題在給定函數(shù)y = sin(x+) (>0, ||≤)的條件下,再給另外滿足① x=-為f(x)的零點(diǎn);②x=為y= f(x)圖像的對(duì)稱軸;③f(x)在(, ) 單調(diào)這三個(gè)條件,要求出的最大值.
「解題思路導(dǎo)圖」
「解析」由題意知:-+=r, r∈Z+=s+, s∈Z兩式相減得:=2k+1,其中k∈Z.
∵ f(x)在(, )單調(diào), ∴ ≥-=,即≤12,
接下來驗(yàn)證:
若=11, =-,此時(shí)f(x)=sin(11x-). 當(dāng)x∈(, )時(shí),(11x-)∈(, )=(, ]∪(, ),先增后減,不單調(diào),故不合題意,舍去=11.
若=9,=,此時(shí)f(x)=sin(9x+). 當(dāng)x∈(, )時(shí),(9x+)∈(, ), 單調(diào)遞減,滿足f(x)在(, )單調(diào). 故選答案B.
2. 正解三角現(xiàn)能力
2016年與2017年連續(xù)兩年第17大題為難度中等的三角大題,都設(shè)有兩問,像登山一樣,爬上一個(gè)小山頭之后再上另一個(gè)更高的山頂. 目的是考查是否具備一定的基礎(chǔ)知識(shí),包括正弦定理、余弦定理、面積公式等;是否具有較好的數(shù)學(xué)能力,包括運(yùn)算能力、轉(zhuǎn)化與化歸的能力、分析問題與解決問題的能力等;是否能把知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系,能給溝壑搭一座座彩橋?是否能對(duì)解題時(shí)出現(xiàn)的“斷路”(即解題無法推進(jìn))與“短路”(即錯(cuò)因得錯(cuò)果)自我修復(fù),并朝正確的方向繼續(xù)前進(jìn)?
先來看2016年第17大題的第(1)問,如何對(duì)條件① 2cosC(acosB+bcosA)=C(“山下”)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,朝求∠C這個(gè)結(jié)果(“山頭”)靠攏?
「第1小問思路導(dǎo)圖」
「解析」(1)由題意知:2cosC(acos B+bcos A)=c,由正弦定理得:2cosC(sin A·cos B + sin B·cos A) = sin C,即2cosC·sin(A+B)=sin C,∵ A+B+C=?仔,A、B、C∈(0,),∴ sin(A+B)=sin C>0,∴ 2cosC=1,cosC=,∵ C∈(0,?仔),∴C=.
對(duì)于第(2)問,需站在剛上的小山頭基礎(chǔ)上再向上攀登,即求出△ABC的周長(zhǎng).
「第2小問思路導(dǎo)圖」
「解析」(2)由余弦定理得:c2=a2+b2-2ab·cosC,即7=a2+b2-2ab·,即(a+b)2-3ab=7;又S=ab·sinC=ab=,∴ab=6,∴(a+b)2-18=7,故a+b=5,因此△ABC的周長(zhǎng)為a+b+c=5+.
再來看2017年第17大題,已知△ABC的面積為,首先要求sinBsinC的值.
「第1小問思路導(dǎo)圖」
「解析」(1)方法一:由題設(shè)得:S△ABC=absinC=,即bsinC=,再由正弦定理得:sinBsinC=,即sinBsinC=.
方法二:由已知可得:S△ABC=bcsinA=,即bcsinA=,再由正弦定理得:sinBsinCsinA=,即sinBsinC=.
方法三:由已知可得:S△ABC=acsinB=,即csinB=,再由正弦定理得:sinBsinC=,即sinBsinC=.
原來,三種方法殊途同歸!
「第2小問思路導(dǎo)圖」
「解析」(2)由題設(shè)及(1)得:cosBcosC-sinB· sinC=-,即cos(B+C)=-,即cos(?仔-A)=-,故cosA=,∵A∈(0,?仔),故∠A=.
由已知得:bcsinA=,又a=3,故bc=8,由余弦定理得:b2+c2-bc=9,即(b+c)2-3bc=9,故(b+c)=,所以△ABC的周長(zhǎng)為3+.
啟 示:
解好三角形靠的是基礎(chǔ)知識(shí)與數(shù)學(xué)能力.要善用知識(shí)間的聯(lián)系給溝溝壑壑搭一座座彩橋,要快速修復(fù)解題時(shí)的“斷路”與“短路”,并繼續(xù)爬山越嶺,勇攀高峰!
變式題組三:
1. 已知函數(shù) f(x)=cos(x+)(>0, ≤),x=-為 f(x)的零點(diǎn),x=為y=f(x)圖像的對(duì)稱軸,且f(x)在(,)單調(diào),則的最大值為( )
A. 7 B. 5 C. 3 D. 1
2. 已知?jiǎng)狱c(diǎn)E、F、G分別在矩形ABCD的AB邊、AD邊、CD邊上移動(dòng),且滿足AE=AF=CG. AB=3,AD=2,設(shè)∠GFE=,△EFG的面積為f(). 則當(dāng)f()最大時(shí),cos=( )
A. B.
C. D. -
【答案】1. C;2. B.
(四)青山不改唯核心,綠水長(zhǎng)流永創(chuàng)新
解三角題,不僅需要正確的思維方法,有一定的邏輯思維能力,還要有敏銳的洞察力和整體把握能力,以及對(duì)創(chuàng)新試題出現(xiàn)的新情景的駕馭能力和較好的運(yùn)算能力等等.
“年年高考題不同,三角如棋局局新.”雖然毎年高考對(duì)三角題都有涉及,但是試題外形包裝卻題題不同!雖然年年三角題外形包裝各有不同,但是試題要考查數(shù)學(xué)能力為主線的核心內(nèi)涵卻年年相同!這一特點(diǎn)已成為了中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的導(dǎo)向.
從近三年的高考可以看到,三角題在考查基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),重在考查考生分析問題與解決問題的能力,這是高考三角題始終不變的主題!
波利亞所說“貨源充足和組織良好的知識(shí)倉庫是一個(gè)解題者的重要資本”.在有限的高考時(shí)間里,若你想擁有高效率的答題而事先沒有“貨源充足和組織良好的知識(shí)倉庫”是不可想象的!
因此,平時(shí)要打牢數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的底盤,深刻理解概念本質(zhì),理解其內(nèi)涵與外延,不停留在表層,對(duì)概念、公式、定理、法則等心中有數(shù),運(yùn)用嫻熟.養(yǎng)成邏輯推理、順理成章、言必有據(jù)的好習(xí)慣.其次,對(duì)觀察、試驗(yàn)、歸納、演繹、類比、猜想、比較、分析、綜合、間接、抽象、概括等常用到的思維方法能運(yùn)用得當(dāng),發(fā)揮自如,側(cè)重如何分析問題、解決問題的訓(xùn)練,提高思維能力.
正如有正確的方向與較好的體能就能爬上一座座山頂,解三角題從已知到未知的探索過程就好比爬山登頂,同樣需要正確的思維方法與較好的推算能力才能獲得正解.如下圖.
正所謂:年年高考題不同,三角如棋局局新;周長(zhǎng)面積連邊角,謀定而后解三角;扎實(shí)基礎(chǔ)現(xiàn)思路,方法手段捷徑走;相信青山終不改,來年綠水仍長(zhǎng)流!
三、對(duì)2018年三角題的預(yù)測(cè)
△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,已知A,B,C成等差數(shù)列,2a,2b,3c成等比數(shù)列.
(1) 求A;
(2) 若A為銳角,點(diǎn)D是以AB中點(diǎn)O為圓心,半徑為a的圓上的動(dòng)點(diǎn),且│+│+││的最大值為5,試求△ABC的面積.
【簡(jiǎn)答】(1)方法一:
由A,B,C成等差數(shù)列,故2B=A+C,即B=60°.
2a,2b,3c又成等比數(shù)列,故4b2=2a·3C,即2b2=3ac. 根據(jù)正弦定理可得:2sin2B=3sinAsinC,
因?yàn)锳+C=120°, B=60°,所以sinAsin(120°-A)=.
由兩角差公式與二倍角公式可得:sin2A-cos2A=,即sin(2A-30°)=.