系統化,輕快學習高中數學三角函數之三角恆等變換有關必備知識

2020-12-11 高考自主學習課堂

0. 必備基礎

1) 任意角、弧度制、任意角三角函數的概念

2) 同角三角函數基本關係式與誘導公式

3) 三角函數的圖像、性質與圖像變換

1. 兩角和與差公式

1) sin(α±β) = sinα cosβ ± cosα sinβ

① 以「SCCS」輔助記憶。

② 等式兩邊符號一致。

③ 此三角恆等式的證明方法有多種,其中利用cos(α±β)結論與誘導公式推導較為便捷[ ——例如sin(α+β)=cos[π/2-(α+β)]=cos[(π/2-α)- β]。

2) cos(α±β) = cosα cosβ sinα sinβ

① 以「CCSS」輔助記憶;等式兩邊符號不一致(即需變號)。

② 此三角恆等式的證明方法有多種,其中向量法最便捷——即令單位向量a(cosα,sinα)以及單位向量b(cosβ,sinβ),再由數量積公式即可方便地求證。

3) tan(α±β) = (tanα ± tanβ) / (1 tanα tanβ)

① 相對於左邊,分子符號一致,而分母符號不一致(即需變號)。

② tan(α±β)= sin(α±β)/ cos(α±β) = (sinα cosβ ± cosα sinβ )/( cosα cosβ sinα sinβ ),再分子分母同除cosα cosβ即得證。

③ 當α=π/4時,有:tan(π/4±β) = (1 ± tanβ) / (1 tanβ)。

提示1從學習角度而言(而不僅僅是為了分數),掌握公式的推導可以練內功,使自己的思維能力、解題速度、自信心等得到提升。

提示2從記憶角度而言,掌握公式的推導很多時候對記住公式有幫助,如tan(α±β) = (tanα ± tanβ) / (1 tanα tanβ),若你知道推導過程,則對分子、分母的項及其符號的記憶既快又牢。而且,在記憶模糊時還可用來回憶或確認公式。

提示3上述公式中,只需熟記cos(α±β)公式及其推導,其它公式的有關知識即可容易推出。

2. 倍角、半角公式

1) 2倍角(由兩角和與差公式推出)

2) 3倍角(由兩角和與差公式推出)

3) 半角(由cos2α倍角公式逆推即得)

4) 升冪(升冪角減半,可由cos2α倍角公式逆推即得)

5) 降冪(降冪角加倍,可由cos2α倍角公式逆推即得)

提示:上述半角、升冪與降冪公式,均可由cos2α的二倍角公式變形(或逆推)得出。其實質可歸納為「冪升角減半、冪降角加倍」。

3. 輔助角公式

4. 三角恆等變換

三角恆等變換,即利用同角三角函數基本關係式、誘導公式、兩角和與差公式、倍角(半角)公式等進行等價代換,以化簡式子、方便運算。

三角恆等變換是求解很多三角函數有關問題的關鍵一環。很多時候,三角函數模塊的題目的難度主要體現在三角恆等變換上,因此熟練掌握三角恆等變換上述基礎知識非常重要。

三角恆等變換的要點如下:

① 洞察角之間關係

仔細觀察角之間的關係。必要時先變形——一般原則為「負角正化、大角小化、鈍角銳化」,甚至還需利用湊角或拆角技巧來輔助。

② 洞察三角函數名稱之間的關係

仔細觀察三角函數名稱之間的關係,並通過常見的或熟知的三角函數恆等式來建立它們的聯繫。

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