三角函数中三角变换常用的方法和技巧一、角的变换当已知条件中的角与所求角不同时,需要通过“拆”、“配”等方法实现角的转化,一般是寻求它们的和、差、倍、半关系,再通过三角变换得出所要求的结果. 例1 函数ππ2sin cos ()36y x x x ⎛⎫⎛⎫=--+∈⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭R 的最小值等于( ). (A )3- (B )2-(C )1-(D)解析:注意到题中所涉及的两个角的关系:πππ362x x ⎛⎫⎛⎫-++=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以将函数()f x 的表达式转化为πππ()2cos cos cos 666f x x x x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-+=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,故()f x 的最小值为1-.故选(C ).评注:常见的角的变换有:()ααββ=+-,2()()ααβαβ=++-,2()αβααβ-=+-,22αβαββ+-=-,3πππ()442βααβ⎛⎫⎛⎫+--=++⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,ππ44αβαβ⎛⎫⎛⎫++-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.只要对题设条件与结论中所涉及的角进行仔细的观察,往往会发现角之间的关系. 例2、已知 βαβαα,,1411)cos(,71cos -=+=均是锐角,求βcos 。
解:。
)21734143571)1411(cos 1435sin(,734sin .sin )sin(cos )cos(])cos[(cos =⨯+⨯-=∴=+=+++=-+=ββαααβααβααβαβ小结:本题根据问题的条件和结论进行])[(αβαβ-+=的变换。
例3、已知cos(91)2-=-βα,sin(2α-β)=32,且,20,2πβπαπ<<<<求.2cosβα+ 分析:观察已知角和所求角,可作出)2()2(2βαβαβα---=+的配凑角变换,然后利用余弦的差角公式求角。
解:.2757329543591)]2()2cos[(2cos,35(1)2cos(,954(1)2sin(.224,24,20,2)32)9122=∙+⨯-=---=+∴=--=-=-=-<-<-<-<∴<<<<βαβαβαβαβαπβαππβαππβπαπ例4、已知),2sin(sin βαβ+=m 求证:).1(tan 11)tan(≠-+=+m mmαβα 分析:由角的特点,因已知条件所含角是,,2ββα+所证等式含角,,αβα+所以以角为突破口。
证明:.tan 11tan(1sin )cos()1(cos )sin()1(,sin )cos(cos )sin(sin )cos(cos )sin(],)sin[(])sin[(,)(,)(2αβααβααβααβααβααβααβααβααβααβαβαβαβαmmm m m m m m -+=+∴≠++=+-∴+++=+-+++=-+∴-+=++=+)即小结:抓住题设与结论中角的差异,利用角的和,差,倍等关系,变不同的角为同角,在三角变换中角的变换很重要。
二、函数名称变换三角函数包括六种形式,因此,对于含有多种三角函数的问题,要从题目中所给的各函数间的关系入手,寻求统一函数名称的变换途径,正确选用三角变换公式,通过变换尽量减少三角函数的种类,可以使问题得到快速的解决.例1、若sin (α+β)=12, sin (α—β)=110,求tan tan αβ解:由sin=(α+β)=12, s in (α—β)=110得1sin cos cos sin 312sin cos ,cos sin 1105sin cos cos sin 10αβαβαβαβαβαβ⎧+=⎪⎪==⎨⎪=⎪⎩解得- ∴tan tan αβ=sin cos cos sin αβαβ=32例2、当π04x <<时,函数22cos ()cos sin sin xf x x x x=-的最小值是( ).(A )4 (B )12(C )2 (D )14解析:注意到函数的表达式的分子与分母是关于sin x 与cos x 的齐二次式,所以,分子与分母同时除以2cos x 转化为关于tan x 的函数进行求解.因为π04x <<,所以0t a n 1α<<,所以2211()4tan tan 11tan 24f x x x x ==-⎛⎫--+⎪⎝⎭≥.故选(A ). 评注:切、割化弦,弦化切是解答三角问题中对函数名称进行转化的最常见、最基本的两种方法:(1)若所给的三角式中出现了“切、割函数”,则可利用同角三角函数基本关系将“切、割函数”化为“弦函数”进行求解、证明;(2)若所给的三角式中出现了“弦函数”与“切函数”,有时可以利用公式sin tan cos x x x=将“弦函数”化为“切函数”进行解答. 例3、化简:0cos10(tan10sin50解:原式000000sin10cos102cos 40(2cos10sin 50sin 50-====- 例4、已知tan()34πα+=-,求22sin cos sin sin cos 1ααααα-+的值。
解:∵tan()14tan tan()2441tan()4παππααπα+-=+-==++, ∴222222sin cos 2sin cos 2tan 47sin sin cos 1sin sin cos sin cos 2tan tan 1ααααααααααααααα===-+-++-+ 点评:在求值、化简、恒等式证明中,切化弦与弦化切是常用的三角变换技巧。
三、升幂与降幂变换分析三角函数中的次数,是低次的升次,还是高次的降次,要充分结合题中的要求,正确选用半角公式或倍角公式等三角公式,达到次数的统一.例1、 已知α为第二象限角,且sin α=πsin 4sin2cos 21ααα⎛⎫+ ⎪⎝⎭++的值.分析:由于已知条件中知道sin α的值,而所求三角函数式中所涉及的角是与α有关的复角,因此可利用同角三角函数的基本关系式,二倍角公式以及三角函数式的恒等变形获得解答.解:原式2cos )cos )22sin cos 2cos 4cos (sin cos )αααααααααα++==++当α为第二象限角,且sin α=时,s i nc o s 0αα+≠,1cos 4α=-,所以πs i n 4s i n 2c o s 2o ααα⎛⎫+ ⎪⎝⎭==++ 评注:解答本题的关键是将含有二倍角的一次式转化为二次式,消去常数1.例2、求值:︒︒︒+︒-480sin 20sin 220sin 820sin 433解:原式:=︒︒-︒-20sin 3)20sin 21(20sin 432=︒︒︒-20sin 340cos 20sin 43=︒︒︒-︒+︒20sin 340cos 20sin 4)2040sin(2=︒︒︒-︒︒20sin 320sin 40cos 20cos 40(sin 2=︒︒-︒20sin 3)2040sin(2=332 注:怎样处理sin 320°和3是本题的难点,解决的方法是“降幂”和“常数变换法”。
四、常数变换 例1、已知πtan 24α⎛⎫+=⎪⎝⎭,求212sin cos cos ααα+的值.分析:由已知易求得tan α的值,而所求三角函数式中的分母所涉及的函数是正、余弦函数且各式都为二次式,而分子是常数1,可将1化为22sin cos αα+,再利用同角三角函数基本关系将所求式转化为正切函数进行求解.解:由π1tan tan 241tan ααα+⎛⎫+==⎪-⎝⎭,得1tan 3α=,于是原式2222sin cos tan 122sin cos cos 2tan 13ααααααα++===++. 评注:对于题中所给三角式中的常数(如:123,,等),比照特殊角的三角函数值,将它们化为相应的三角函数,参与其它三角函数的运算,在解题中往往起着十分奇妙的作用.例2、 求值(21cos 80o —23cos 10o )²1c o s 20o解:∵21cos 80o —23cos 10o =2222cos 103cos 80cos 80cos 10o oo o-=22cos 10sin 10o oo o o o (cos10)(cos10) =22cos10cos 10sin 10o o o o o o o o o o 4(sin30+cos30sin10)(sin30cos10-cos30sin10)=24sin 40sin 201sin 204o o o =16sin 40sin 20o o=32cos20o ∴原式=32五、消参变换当题设或结论中含有参数时,我们可以采用消去参数法来解决. 例1、已知sin sin(3)m βαβ=+,1m ≠且ππ()2k k αβ+≠+∈Z ,π()2k k α≠∈Z . 求证:1tan()tan 1mmαβα++=-. 分析:由于已知和结论中都含有参数m ,所以我们可以把已知变形,求出sin sin(2)m m βαβ=+,,代入1tan 1m m α+-化简,即可证得等式成立. 评注:在解答含有参数的等式证明问题时,我们往往可以采用这种办法.本例并未给出证明过程,同学们可试着自己完成.六、变换公式的方法使用任何一个公式都要注意它的逆向变幻,多向变幻,这是灵活,深刻地使用公式所必须的,尤其是三角公式众多,把这些公式变活,显得更加重要。
三角公式是变换的依据,应熟练掌握三角公式的顺用、逆用及变形应用。
如cos α=ααsin 22sin ,tan α±tan β=tan (α+β)(1 tan αtan β)等。
例1:求值:212cos 412csc )312tan 32-︒︒-︒+( 解:先看角,都是12°;再看“名”,需将切割化为弦,最后在化简过程中再看变换。
原式=212cos 412sin 1)312cos 12sin 3(2-︒︒⋅-︒︒(切、割化为弦)=)112cos 2(12cos 12sin 212cos 312sin 32-︒︒︒︒-︒=︒︒︒-︒24cos 24sin )12cos 2312sin 21(32(逆用二倍角) =︒︒︒︒-︒︒24cos 24sin )60sin 12cos 60cos 12(sin 32(常数变换)=︒︒︒-︒24cos 24sin 2)6012sin(34(逆用差角公式)=︒︒-48sin )48sin(34=-43(逆用二倍角公式)注:要养成逆用公式的意识,熟悉教材给出的三角基本公式的同时,如果我们熟悉其他变通形式常可以开拓解题思路。