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第11章 两角和与差的正弦、余弦、正切(2)

(2)在“给值求值”题型中,要能灵活处理已、未知关系,如已知角cos((α-β)、cos(α+β)的值,求cos2α,应视α+β、α-β分别为已知角,2α为未知角,并实现“2α”与“α+β”及“α-β”之间的沟通:2α=(α-β)+(α+β)。

(3)利用特值代换证明cos(π+α)=-cosα,cos3π2-α=-sinα,体会C(α±β)的强大功能。

板书设计

1平面内两点间距离公式例1例4

P1P2|=(x2-x1)2+(y2-y1)2例2练习反馈2两角和余弦公式及推导例3总结提炼cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβcos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ两角和与差的正弦、余弦、正切(第二课时)

教学具准备

投影仪

教学目标

1掌握利用C(α±β)S(α±β)得到的两角和与差的正弦公式。

2运用S(α±β)公式进行三角式的求值、化简及证明。

教学过程

1已知α、β两角,我们可以利用α、β的三角函数去计算复合角α±β的余弦,那么,我们能否用α、β的三角函数去表达复合角α±β的正弦呢?本节课将研究这一问题。

探索研究

(1)请一位同学在黑板上写出cos(α+β),cos(α-β)的展开式。

cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβcos(α-β)=cosαcosβ-sinαsinβ。

由于公式中的α、β是任意实数,故我们对α、β实施特值代换后并不影响等号成立,为此我们曾令α=π2,得到cosπ2-β=sinβ,cosπ2+β=-sinβ两个熟悉的诱导公式,请同学们尝试一下,能否在C(α+β)中对α、β选取特殊实数代换,使C(α+β)诱变成S(α+β)呢?或者说能否把sin(α+β)改成用余弦函数来表示呢?请同学回答。

生:可以,因为cosπ2-(α+β)=sin(α+β)

该同学的思路非常科学,这样就把新问题sin(α+β)问题化归为老问题:C(α+β)。

事实上:sin(α+β)=cosπ2-(α+β)=cosπ2-α-β(视“π2-α”为α)

=cosπ2-αcosβ+sinπ2-αsinβ=sinαcosβ+cosαsinβ这样,我们便得到公式。

sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ简化为S(α+β)。

由于公式中的α、β仍然是一切实数,请同学们再想一下,如何获得sin(α-β)的展开式呢?请同学回答。

生:只要在公式S(α+β)中用-β代替β,就可得到:sin(α-β)=sinαcos(-β)+cosαsin(-β)

即sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ师:由此得到两个公式:sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ(S(α+β))

sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ(S(α-β))

对于公式S(α-β)还可以这样来推导:

sin(α-β)=cosπ2-(α-β)

=cosπ2-α+β

=cosπ2-αcosβ-sinπ2-αsinβ=sinαcosβ-cosαsinβ说明:

(1)上述四个公式(C(α±β)S(α±β),虽然形式、结构不同,但它们本质是相同的,因为它们同出一脉:cos(α+β)以-β换βcos(α-β)

以π2-α换αsin(α+β)

以n-βn换βsin(α-β)

这样我们只要牢固掌握“中心”公式cos(α+β)的由来及表达方式,就掌握了其他三个公式了。这要作为一种数学思想、一个数学方法来仔细加以体会。

(2)C(α±β)、S(α±β)是用α、β的单角函数表达复合角α±β的正、余弦。反之,我们不得不注意,作为公式的逆用,我们也可以用复合角α±β的三角函数来表达单角三角函数。诸如:cosαcosβ,sinαsinβ,sinαcosβ及cosαsinβ四种表达式,实质上是方程思想的体现:由C(α+β)+C(α-β)2得:cosαcosβ=12[cos(α+β)+cos(α-β)]①由C(α-β)-C(α+β)2得sinαsinβ=12[cos(α-β)-cos(α+β)]②由S(α+β)+S(α-β)2,得:sinαcosβ=12[sin(α+β)+sin(α-β)]③由S(α+β)-S(α-β)2得:cosαsinβ=12[sin(α+β)-sin(α-β)]④等式①、②、③、④在求值、证明恒等式中无疑作用是十分重大的。

(2)例题分析

例1不查表,求sin75°,sin15°的值。

解:sin75°=sin(45°+30°)

=sin45°cos30°+cos45°sin30°=22·32+22·12=6+24

说明:我们也可以用C(α±β)系统来做:sin75°=cos15°=cos(45°-30°)=cos45°cos30°+sin45°sin30°=6+24

例2已知,sinα=23,α∈π2,π,cosβ=-34,β∈π,3π2求,sin(α-β)。

分析:观察公式S(α-β)和本题的条件,必须先算出cosα,sinβ解:由sinα=23,α∈π2,π得cosα=-1-sin2α=-1-232=-53

又由cosβ=-34,β∈π,3π2得

sinβ=-1-cos2β=-1--342=-74

∴sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ=32-34--

53-72=-6-3512

例3不查表求值:

(1)cos285°cos15°-sin255°sin15°;(2)sin7°cos37°-sin83°cos307°。

解:(1)cos285°cos15°-sin255°sin15°=cos(270°+15°)cos15°-sin(270°-15°)sin15°=sin15°cos15°+cos15°sin15°=sin(15°+15°)=sin30°=12

(2)sin7°cos37°-sin83°cos307

=sin7°cos37°-cos7°cos(270°+37°)

=sin7°cos37°-cos7°sin37°=sin(7°-37°)=sin(-30°)

=-sin30°=12

练习(投影)

(1)sin(α+β)=12,sin(α-β)=13,则tanαtanβ=

(2)在△ABC中,若cosAcosB>sinAsinB,则△ABC是【参考答案】(1)∴sinαcosβ=12[sin(α-β)+sin(α+β)]=1212+13=512

cosαsinβ=12[sin(α+β)-sin(α-β)]=1212-13=112

∴tanαtanβ=sinαcosβcosαsinβ=5

(2)由cos(A+B)>0,A+B+C=π∴cos(π-C)>0

∴cosC<0,C为钝角,即△ABC是钝角三角形。

例4求证:sin(α+β)sin(α-β)sin2αcos2β=1-tan2βtan2α。

分析:我们从角入手来分析,易见左边有复角(即两角和与差)右边全是单角,所以思路明确,就是要把复角变单角。

证明:

左边=(sinαcosβ+cosαsinβ)(sinαcosβ-cosαsinβ)sin2αcos2β=sin2αcos2β-cos2αsin2βsin2αcos2β=1-cos2αsin2βsin2αcos2β=1-tan2βtan2α=右边∴原式成立

如果我们本着逆用公式来看待本题,那么还可这样想:由sinα·sinβcos(α+β)-cos(α-β)

sinA·sinB=-12[cos(A+B)-cos(A-B)]令A=α+β,B=α-β则sin(α+β)sin(α-β)=-12(cos2α-cosβ)①至于cos2α=?cos2β=?

我们可这样分析:

∵cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ令β=α得cos2α=cos2α-sin2β=(1-sin2a)-sin2α=1-2sin2α同理cos2β=1-2sin2β

∴①可进一步改写为:

sin(α+β)sin(α-β)=-12(2sin2β-2sin2α)

=sin2α-sin2β

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