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人教版高中数学必修4三角函数

任意角一、知识概述1、角的分类:正角、负角、零角.2、象限角:(1)象限角.(2)非象限角(也称象限间角、轴线角).3、终边相同的角的集合:所有与角终边相同的角,连同α角自身在内,都可以写成α+k·360°(k∈Z)的形式;反之,所有形如α+k·360°(k∈Z)的角都与α角的终边相同.4、准确区分几种角锐角:0°<α<90°;0°~90°:0°≤α<90°;第一象限角:.5、弧度角:弧长等于半径的弧所对应的角称为1弧度角(1 rad).1 rad=,1°=rad.6、弧长公式:l=αR.7、扇形面积公式:.二、例题讲解例1、写出下列终边相同的角的集合S,并把S中适合不等式的元素写出来:(1)60°;(2)-21°;(3)363°14′.解:(1),S中满足的元素是(2),S中满足的元素是(3),S中满足的元素是例2、写出终边在y轴上的角的集合.解析:∴.注:终边在x轴非负半轴:.终边在x轴上:.终边在y=x上:.终边在坐标轴上:.变式:角α与β的终边关于x轴对称,则β=_______.答案:.角α与β的终边关于y轴对称,则β=_______.答案:任意角的三角函数一、知识概述1、定义:在直角坐标系中,设α是一个任意角,α的终边与圆心在坐标原点的单位圆交于点P(x,y),那么sinα=y,cosα=x,tanα=.注:①对于确定的角α,其终边上取点,令,则.②α的终边没有表明α一定是正角或负角,以及α的大小,只表明与α的终边相同的角所在的位置.2、公式一:,,,其中.3、三角函数线角α的终边与单位圆交于P点,过P作PM⊥x轴于M,则sinα=MP(正弦线),cosα=OM(余弦线).过A作单位圆的切线,则α的终边或其反向延长线交此切线于点T,则tanα=AT(正切线).注:若,则.二、例题讲解例1、已知角α的终边上一点,且,求的值.解:,∴,.当时,,∴;当时,,∴;当时,,∴.例2、化简下列各式(1);(2).解:(1)(2)同角三角函数的基本关系一、知识概述1、平方关系:.2、商数关系:.二、例题讲解例1、已知tanα为非零实数,用tanα表示sinα,cosα.解:∵,,∴.∴,即有,又∵为非零实数,∴为象限角.当在第一、四象限时,即有,从而,;当在第二、三象限时,即有,从而,.例2、已知,试确定使等式成立的角α的集合.例3、已知,求sinx,cosx的值.解:由等式两边平方:.∴,即,∴为一元二次方程的两个根,解得.又∵,∴.因此.例4、化简:.解法一:原式=.解法二:原式=.解法三:原式=.例5、已知,则(1)____________________.(2)____________________.(3)____________________.解:(1);(2);三角函数的诱导公式一、知识概述诱导公式一:.诱导公式二:.诱导公式三:,,.诱导公式四:,,.诱导公式五:,.诱导公式六:,.引申:诱导公式七:,.诱导公式八:,.记忆公式的口诀“奇变偶不变,符号看象限”.二、例题讲解例1、化简:(1);(2)(3).(4)(5).解:(1)原式.(2)原式=.(5)例2、已知求的值.解:由得,所以例3、已知则________.解:.正弦函数、余弦函数的图象与性质(一)一、知识概述1、正弦函数、余弦函数的图象2、性质:①定义域:x∈R②值域:[-1,1]③周期性:都是周期函数,且最小正周期为.二、例题讲解例1、作函数的简图.(2)描点连线(图象见视频).例2、求下列函数的周期(1);(2);(3);(4).解:(1)令,则.∵f(x+T)=f(x)恒成立,.∴周期为4.注:.(2).注:.(3)T=π.(4)T=.假设,使令x=0,得,,与时矛盾.∴T=.例3、求下列函数的定义域:(1); (2) y=lg(2sinx+1)+.解:(1),∴,∴.(2) ,∴.∴其定义域为.正弦函数与余弦函数的图象与性质(二)一、知识概述1、图象(见视频)2、性质:(1)定义域:都为R.(2)值域:都为[-1,1].(3)周期性:都是周期函数,且T=2π.(4)奇偶性:y=sinx是奇函数,y=cosx是偶函数.(5)对称性:y=sinx的对称中心为(kπ,0)(k∈Z),对称轴为.y=cosx的对称中心为,对称轴为.(6)单调性:y=sinx在上单调递增;在上单调递减.y=cosx在上单调递减;在上单调递增.二、例题讲解例1、在中,,若函数y=f(x)在[0,1]上为单调递减函数,则下列命题正确的是()A.B.C.D.解:∵,∴,.所以.答案:C例2、求下列函数的单调递增区间:(1);(2);(3);(4)y=-|sin(x+)|解:(1)法一:图象法(图象见视频).法二:令,∴.所以,函数单调递增区间为.(2)令,∴,所以,函数单调递增区间是.(3)令.所以,函数单调递增区间是.法二:∵,令,,所以,函数的递增区间是.(4)函数的递增区间为[kπ+,kπ+](k∈Z).(图象见视频)法二:令.解得.∴函数的递增区间为[kπ+,kπ+](k∈Z).正切函数的图象与性质一、知识概述1、图象:2、性质:(1)定义域:;(2)值域:R;(3)周期性:;(4)奇偶性:奇函数;(5)对称性:y=tanx的对称中心为.(6)单调性:在内单调递增.二、例题讲解例1、求下列函数的定义域:(1);(2);(3).解:(1)由,得,∴.∴的定义域为.(2)令,∵sinx∈[-1,1]且,∴定义域为R.(3)由已知,得,∴,∴原函数的定义域为(备注:视频中区间书写有误,后面一个应该是半开半闭区间).例2、求函数的定义域,周期和单调区间.函数y=Asin(ωx+φ)的图象一、知识概述的图象可由y=sinx的图象经过以下的变换得到:①将y=sinx的图象向左(右)平移个单位得到的图象;②将的图象保持纵坐标不变,横坐标伸长(缩短)到原来的倍,得到的图象;③将的图象保持横坐标不变,纵坐标伸长(缩短)到原来的A倍,得到的图象.A表示振幅,为周期,为频率,为初相,为相位.二、例题讲解例1、函数的图象是由y=sinx的图象经过怎样的变换得到.解:①将的图象向左平移个单位,得到的图象;②将的图象保持纵坐标不变,横坐标缩短到原来的,得到的图象;③将的图象保持横坐标不变,纵坐标伸长到原来的3倍,得到的图象.变式1:y=sinx的图象由的图象经过怎样的变换得到.解:横坐标不变,纵坐标缩短到原来的,得到的图象;再将的图象向右平移个单位,得到y=sin2x的图象;再将y=sin2x的图象纵坐标不变,横坐标伸长到原来的2倍,得到y=sinx的图象.变式2:函数y=f(x)的图象先向右平移个单位,再保持纵坐标不变,横坐标缩短到原来的,得到的图象,求f(x)的解析式.答案:.例2、已知函数(,)一个周期内的函数图象,如下图所示,求函数的一个解析式.解:由图知:函数最大值为,最小值为,又∵,∴,由图知,∴,∴,法一:∴,∴,∴.,代入上面两式检验,得满足条件.∴.法二:..法三:令,.三角函数模型的简单应用例1、已知电流在一个周期内的图象如图:(1)根据图中数据求的解析式.(2)如果t在任意一段秒的时间内,电流都能取得最大值和最小值,那么ω的最小正整数值是多少例2、某港口水的深度y(米)是时间,单位:时)的函数,记作,下面是某日水深的数据:t时03691215182124y米经长期观察,的曲线可以近似地看成函数的图象.(1)试根据以上数据,求出函数的近似表达式;(2)一般情况下船舶航行时,船底离海底的距离为5米或5米以上时认为是安全的(船舶停靠时,船底只需不碰海底即可).某船吃水深度(船底离水面的距离)为6.5米,如果该船希望在同一天内安全进出港,请问,它至多能在港内停留多长时间(忽略进出港所需时间)解:(1)由已知数据,易知函数的周期T=12,振幅A=3,b=10,(视频板书中应为f(t)).(2)由题意,该船进出港时,水深应不小于5+=11.5米,,解得:,在同一天内,取.∴该船可在当日凌晨1时进港,17时出港,在港口内最多停留16个小时.例3、如图所示,一个摩天轮半径为10米,轮子的底部在地面上2米处,如果此摩天轮按逆时针方向每20秒转一圈,且当摩天轮上某人经过点P处(点P与摩天轮中心O高度相同)时开始计时:(1)求此人相对于地面的高度关于时间的函数关系式;(2)在摩天轮转动的一圈内,有多长时间此人相对于地面的高度不超过10米.解:(1)以O为坐标原点,以OP所在直线为x轴建立直角坐标系,在t秒内摩天轮转过的角为,∴此人相对于地面的高度为(米).(2)令,则,,,故约有秒此人相对于地面的高度不超过10米.例4、某商品一年内出厂价格在6元的基础上按月份随正弦曲线波动,已知3月份达到最高价格8元,7月份价格最低为4元.该商品在商店内的销售价格在8元基础上按月份随正弦曲线波动,5月份销售价格最高为10元,9月份销售价最低为6元.(1)试建立出厂价格、销售价格的模型,并求出函数解析式;(2)假设商店每月购进这种商品m件,且当月销完,试写出该商品的月利润函数.三角函数的综合应用例1、求下列函数的值域:(1);(2);(3);(4);(5).解:(1)∵,∴,∴,所以,值域为.(2)..另解:,∴,∴,解得,.(3),,.(4)由题意,∴,∵,∴时,,但,∴,∴原函数的值域为.(5)∵,又∵,∴,∴,∴函数的值域为.例2、是否存在α、β,α∈(-,),β∈(0,π),使等式sin(3π-α)=cos(-β),cos(-α)=-cos(π+β)同时成立若存在,求出α、β的值;若不存在,请说明理由.解:由条件得①2+②2得sin2α+3cos2α=2,∴cos2α=,∴.∵α∈(-,),∴,α=或-.由②得cosβ=.又β∈(0,π),∴β=,又.∴存在α=,β=满足条件.例3、已知函数上的偶函数,其图象关于点对称,且在区间上是单调函数,求的值.解:由是偶函数,得,即,或对任意x∈R恒成立.,,.又f(x)图象关于对称,.,则k=1时,,满足条件.当k=2时,,此时,满足条件.当k≥3时,不合要求.综上.。

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