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三角函数解题技巧和公式(已整理)

浅论关于三角函数的几种解题技巧本人在十多年的职中数学教学实践中,面对三角函数内容的相关教学时,积累了一些解题方面的处理技巧以及心得、体会。

下面尝试进行探讨一下: 一、关于)2sin (cos sin cos sin ααααα或与±的关系的推广应用:1、由于ααααααααc o s s i n 21c o s s i n 2c o s s i n )c o s (s i n222±=±+=±故知道)c o s(s i n αα±,必可推出)2sin (cos sin ααα或,例如: 例1 已知θθθθ33cos sin ,33cos sin -=-求。

分析:由于)cos cos sin )(sin cos (sin cos sin 2233θθθθθθθθ++-=-]cos sin 3)cos )[(sin cos (sin 2θθθθθθ+--=其中,θθcos sin -已知,只要求出θθcos sin 即可,此题是典型的知sin θ-cos θ,求sin θcos θ的题型。

解:∵θθθθcos sin 21)cos (sin 2-=- 故:31cos sin 31)33(cos sin 212=⇒==-θθθθ ]cos sin 3)cos )[(sin cos (sin cos sin 233θθθθθθθθ+--=- 3943133]313)33[(332=⨯=⨯+=2、关于tg θ+ctg θ与sin θ±cos θ,sin θcos θ的关系应用:由于tg θ+ctg θ=θθθθθθθθθθcos sin 1cos sin cos sin sin cos cos sin 22=+=+ 故:tg θ+ctg θ,θθcos sin ±,sin θcos θ三者中知其一可推出其余式子的值。

例2 若sin θ+cos θ=m 2,且tg θ+ctg θ=n ,则m 2 n 的关系为( )。

A .m 2=nB .m 2=12+n C .n m 22= D .22mn =分析:观察sin θ+cos θ与sin θcos θ的关系:sin θcos θ=2121)cos (sin 22-=-+m θθ而:n ctg tg ==+θθθθcos sin 1故:1212122+=⇒=-nm n m ,选B 。

例3 已知:tg α+ctg α=4,则sin2α的值为( )。

A .21 B .21- C .41 D .41- 分析:tg α+ctg α=41cos sin 4cos sin 1=⇒=αααα故:212sin cos sin 22sin =⇒=αααα。

答案选A 。

例4 已知:tg α+ctg α=2,求αα44cos sin +分析:由上面例子已知,只要αα44cos sin +能化出含sin α±cos α或sin αcos α的式子,则即可根据已知tg α+ctg α进行计算。

由于tg α+ctg α=⇒=2cos sin 1αα21cos sin =αα,此题只要将αα44cos sin +化成含sin αcos α的式子即可: 解:αα44cos sin +=αα44cos sin ++2 sin 2αcos 2α-2 sin 2αcos 2α =(sin 2α+cos 2α)- 2 sin 2αcos 2α =1-2 (sin αcos α)2=1-2)21(2⨯=211-=21通过以上例子,可以得出以下结论:由于ααcos sin ±,sin αcos α及tg α+ctg α三者之间可以互化,知其一则必可知其余二。

这种性质适合于隐含此三项式子的三角式的计算。

但有一点要注意的;如果通过已知sin αcos α,求含ααcos sin ±的式子,必须讨论其象限才能得出其结果的正、负号。

这是由于(ααcos sin ±)2=1±2sin αcos α,要进行开方运算才能求出ααcos sin ±二、关于“托底”方法的应用:在三角函数的化简计算或证明题中,往往需要把式子添加分母,这常用在需把含tg α(或ctg α)与含sin α(或cos α)的式子的互化中,本文把这种添配分母的方法叫做“托底”法。

方法如下:例5 已知:tg α=3,求ααααcos sin 2cos 3sin +-的值。

分析:由于αααcos sin =tg ,带有分母cos α,因此,可把原式分子、分母各项除以cos α,“造出”tg α,即托出底:cos α;解:由于tg α=30cos 2≠⇒+≠⇒αππαk故,原式=013233123cos cos cos sin 2cos cos 3cos sin =+⨯-=+-=+⋅⋅-ααααααααααtg tg例6 已知:ctg α= -3,求sin αcos α-cos 2α=? 分析:由于αααsin cos =ctg ,故必将式子化成含有ααsin cos 的形式,而此题与例4有所不同,式子本身没有分母,为了使原式先出现分母,利用公式:1cos sin 22=+αα及托底法托出其分母,然后再分子、分母分别除以sin α,造出ctg α:解:αααααααααα222222cos sin cos cos sin cos cos sin 1cos sin +-=-⇒=+ α2sin ,分母同除以分子 ααααααααα22221)sin cos (1)sin cos (sin cos ctg ctg ctg +-=+- 56)3(1)3(322-=-+-+-=例7 (95年全国成人高考理、工科数学试卷) 设20,20ππ<<<<y x ,)6sin()3sin(sin sin y x y x --=ππ且求:)3)(33(--ctgy ctgx 的值 分析:此题是典型已知含正弦函数的等式求含正切、余切的式子,故要用“托底法”,由于20,20ππ<<<<y x ,故0sin ,0sin ≠≠y x ,在等式两边同除以y x sin sin ,托出分母yx sin sin 为底,得:解:由已知等式两边同除以y x sin sin 得:1sin sin 6cos cos 6sin sin sin 3cos cos 3sin 1sin sin )6sin()3sin(=-⋅-⇒=--yyy x x y x y x ππππππ 334)3)(33(1)3)(33(431)3)(13(411sin sin 3cos sin sin cos 341=--⇒=--⇒=--⇒=-⋅-⋅⇒ctgy ctgx ctgy ctgx ctgy ctgx y yy x x x“托底”适用于通过同角的含正弦及余弦的式子与含正切、余切的式子的互化的计算。

由于αααcos sin =tg ,αααsin cos =ctg ,即正切、余切与正弦、余弦间是比值关系,故它们间的互化需“托底”,通过保持式子数值不变的情况下添加分母的方法,使它们之间可以互相转化,达到根据已知求值的目的。

而添加分母的方法主要有两种:一种利用1cos sin 22=+αα,把αα22cos sin +作为分母,并不改变原式的值,另一种是通过等式两边同时除以正弦或余弦又或者它们的积,产生分母。

三、关于形如:x b x a sin cos ±的式子,在解决三角函数的极值问题时的应用:可以从公式)sin(sin cos cos sin x A x A x A ±=±中得到启示:式子x b x a sin cos ±与上述公式有点相似,如果把a ,b 部分变成含sinA ,cosA 的式子,则形如x b x a sin cos ±的式子都可以变成含)sin(x A ±的式子,由于-1≤)sin(x A ±≤1,所以,可考虑用其进行求极值问题的处理,但要注意一点:不能直接把a 当成sinA ,b 当成cosA ,如式子:x x sin 4cos 3+中,不能设sinA=3,cosA=4,考虑:-1≤sinA ≤1,-1≤cosA ≤1,可以如下处理式子:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+±++=±x b a bx b a a b a x b x a sin cos sin cos 222222由于1)()(222222=+++b a b b a a 。

故可设:22sin ba a A +=,则A A sin 1cos -±=,即:22cos ba b A +±=∴)sin()sin cos cos (sin sin cos 2222x A b a x A x A b a x b x a ±+=±+=± 无论x A ±取何值,-1≤sin(A ±x)≤1,22b a +-≤)sin(22x A b a ±+≤22b a + 即:22b a +-≤x b x a sin cos ±≤22b a + 下面观察此式在解决实际极值问题时的应用: 例1(98年全国成人高考数学考试卷)求:函数x x x y cos sin cos 32-=的最大值为(AAAA ) A .231+B .13-C .231- D .13+ 分析:x x x x 2s in 21c o s s in 221c o s s in =⋅=,再想办法把x 2c o s 变成含x cso 2的式子:212c o s c o s 1c o s 22c o s 22+=⇒-=x x x x 于是:x x y 2sin 21212cos 3-+⋅=x x 2sin 21232cos 23-+=23)2sin 212cos 23(+-=x x 由于这里:1)21()23(,21,232222=+=+==b a b a 则 ∴23)2sin 212cos 23(1+-⨯=x x y 设:21cos ,23123sin 22===+=A b a a A 则 ∴232sin cos 2cos sin +-=x A x A y23)2sin(+-=x A 无论A-2x 取何值,都有-1≤sin(A-2x)≤1,故231+-≤y ≤231+ ∴y 的最大值为231+,即答案选A 。

例2 (96年全国成人高考理工科数学试卷)在△ABC 中,已知:AB=2,BC=1,CA=3,分别在边AB 、BC 、CA 上任取点D 、E 、F ,使△DEF 为正三角形,记∠FEC=∠α,问:sin α取何值时,△EFD 的边长最短?并求此最短边长。

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