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知识讲解_任意角的三角函数_基础

要点诠释:
三条有向线段的位置:
正弦线为 的终边与单位圆的交点到 轴的垂直线段;
余弦线在 轴上;
正切线在过单位圆与 轴的正方向的交点的切线上;
三条有向线段中两条在单位圆内,一条在单位圆外.
【典型例题】
类型一:三角函数的定义
例1.已知角 的终边经过点P(-4a,3a)(a≠0),求sin ,cos ,tan 的值.
【思路点拨】先根据点P(-4a,3a)求出OP的长;再分a>0,a<0两种情况结合任意角的三角函数的定义即可求出结论
【答案】 , , 或 , ,
【解析】 .
若a>0,则 =5a, 是第二象限角,则



若a<0,则 =-5a, 是第四象限角,则
, , .
【总结升华】本题主要考查三角函数的定义和分类讨论的思想.三角函数值的大小与点在角的终边上的位置无关,只与角的大小有关.要善于利用三角函数的定义及三角函数的符号规律解题.
举一反三:
【变式1】已知角 的终边在直线 上,求sin ,cos ,tan 的值.
【答案】 或
【解析】因为角 的终边在直线 上,
所以可设 为角 终边上任意一点.
则 (a≠0).
若a>0,则 为第一象限角,r=2a,所以



若a<0,则 为第三象限角,r=-2a,所以 , , .
类型二:三角函数的符号
举一反三:
【变式1】求证:当 时,sin < <tan .
【证明】如图,设角 的终边与单位圆相交于点P,单位圆与x轴正半轴的交点为A,过点A作圆的切线交OP的延长线于点T,过点P作PM⊥OA于点M,连接AP,则:
在Rt△POM中,sin =MP;
在Rt△AOT中,tan =AT.
又根据弧度制的定义,有 .
例5.求函数 的定义域.
【思路点拨】要使式子有意义,则必须使被开方数大于等于零,然后再解三角不等式.
【答案】
【解析】由题意得 .
由图可知:
sin x≥0时,角x的终边落在图中横线阴影部分;
tan x≤1时,角x的终边落中图中竖线阴影部分.
从终边落在双重阴影部分的角中排除使 的角即为所求.
∴该函数的定义域为:
任意角的
【学习目标】
1.理解任意角的三角函数(正弦、余弦、正切)的定义,能由三角函数的定义求其定义域、函数值的符号.
2.理解单位圆、正弦线、余弦线、正切线的概念及意义.
3.会应用三角函数的定义解决相关问题.
【要点梳理】
要点一:三角函数定义
设 是一个任意角,它的终边与半径是 的圆交于点 ,则 ,那么:
故满足条件的角 的集合为 .
(2)作直线 交单位圆于C、D两点,连接OC与OD,则OC与OD围成的区域如上图②中阴影部分,即为角 的终边的范围.
故满足条件的角 的集合为 .
【总结升华】利用单位圆中三角函数线,可以非常直观方便地求出形如 或 的三角函数的角的范围,起到“以形助数”的作用.
类型四:三角函数定义域的求法
(2)比较sin1155°与sin(―1654°)的大小.
【答案】(1)略(2)>
【解析】(1)①作直线 交单位圆于P、Q两点,则OP与OQ为角 的终边,如下图①.
②作直线 交单位圆于M、N两点,则OM与ON为角 的终边.如下图②.
③在直线x=1上截取AT=2,其中点A的坐标为(1,0),设直线OT与单位圆交于C、D两点,则OC与OD为角 的终边.如下图③.
(1) 做 的正弦,记做 ,即 ;
(2) 叫做 的余弦,记做 ,即 ;
(3) 叫做 的正切,记做 ,即 .
要点诠释:
(1)三角函数的值与点 在终边上的位置无关,仅与角的大小有关.我们只需计算点到原点的距离 ,那么 , , .
(2)三角函数符号是一个整体,离开 的sin、cos、tan等是没有意义的,它们表示的是一个比值,而不是sin、cos、tan与 的积.
【总结升华】(1)三角函数线可以用来求出满足形如 的三角函数的角 的终边,这是解三角不等式及求三角函数定义域时常用到的.
(2)第(2)题主要考查公式一及单位圆中三角函数的应用,首先利用公式将1155°和1654°分别变化到0°~360°的角,然后在同一单位圆中作出它们的三角函数线,利用三角函数线即可比较出大小.
(2)先化成0°~360°间的角的三角函数.
sin1155°=sin(3×360°+75°)=sin75°,
sin(-1654°)=sin(-5×360°+146°)=sin146°.
在单位圆中,分别作出sin75°和sin145°的正弦线M2P2,M1P1(如图).
因为M1P1<M2P2,所以sin1155°>sin(-1654°).
∴ (k∈Z).
∴函数的定义域为 .
易知S△POA<S扇形POA<S△AOT,
即 ,
即sin < <tan .
例4.在单位圆中画出满足下列条件的角 的终边范围,并由此写出角 的集合:
(1) ;(2) .
【思路点拨】利用单位圆中的三角函数线去解.
【解析】(1)作直线 交单位圆于A、B两点,连接OA、OB,则OA与OB围成的区域,如下图①中阴影部分,即为角 的终边的范围.
∴tan120°·sin269°>0.
(3)∵191°是第三象限的角,
∴tan191°>0,cos191°<0,∴tan191°―cos191°>0.
举一反三:
【变式1】确定下列各三角函数值的符号.
(1) ;(2) ;(3) ;(4) ;(5) ;(6) ,其中 是第二象限角.
【答案】(1)正(2)正(3)正(4)正(5)正(6)负
(2)因为 为第二象限,所以sin >0,cos <0,tan <0,所以3sin cos +2tan <0.
(3)因为sin <0,所以 为第三或第四象限角,
又cos >0,所以 为第一或第四象限角,
所以 为第四象限角.
类型三:三角函数线的应用
例3.(1)在单位圆中画出适合下列条件的角 的终边.
① ;② ;③tan =2;
要点二:三角函数在各象限的符号
三角函数在各象限的符号:
在记忆上述三角函数值在各象限的符号时,有以下口诀:一全正,二正弦,三正切,四余弦.
要点诠释:
口诀的含义是在第一象限各三角函数值为正;在第二象限正弦值为正,在第三象限正切值为正,在第四象限余弦值为正.
要点三:单位圆中的三角函数线
圆心在原点,半径等于1的圆为单位圆.设角 的顶点在圆心O,始边与 轴正半轴重合,终边交单位圆于P,过P作PM垂直 轴于M,作PN垂直 轴于点N.以A为原点建立 轴与 轴同向,与 的终边(或其反向延长线)相交于点 (或 ),则有向线段0M、0N、AT(或 )分别叫作 的余弦线、正弦线、正切线,统称为三角函数线.有向线段:既有大小又有方向的线段.
【变式2】(1)若sin =―2cos ,确定tan 的符号;
(2)已知 为第二象限角,判断3sin cos +2tan 的符号;
(3)若sin <0,cos >0,则 是第几象限角?
【答案】(1)负(2)负(3)四
【解析】(1)由sin =―2cos ,知sin 与cos 异号,故 是第二或第四象限角.当 是第二象限角时,tan <0;当 是第四象限角时,tan <0.综上知,tan <0.
例2120°·sin269°;(3)tan191°-cos191°.
【答案】(1)正(2)正(3)正
【解析】(1)因为 ,且 是第三象限角,所以 是第三象限角.所以 .
(2)∵120°是第二象限的角,∴tan120°<0.
∵269°是第三象限的角,∴sin269°<0.

【总结升华】(1)在求三角函数定义域时,一般应转化为不等式(组),利用数轴或三角函数线解三角不等式是最常用的方法,因此必须牢固掌握三角函数的画法及意义.(2)不可忽略正切函数自身的定义域 .
举一反三:
【变式1】求函数 的定义域:
【答案】
【解析】要使函数有意义,需tan x≠0,
∴ (k∈Z)且x≠kπ(k∈Z)
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