1、5.5 三角恒等变换5.5.1 两角和与差的正弦、余弦和正切公式 (第1课时)复习导入 前面我们学习了诱导公式,利用它们对三角函数进行恒等变形,可以达到化简、求值或证明的目的.这种利用公式对三角函数式进行的恒等变形就是三角恒等变换.观察诱导公式,可以发现它们都是特殊角与任意角的和(或差)的三角函数与任意角,那么任意角与的和(或差)的三角函数与,的三角函数会有什么关系呢?下面来研究这个问题.新知探索 思考1:如果已知任意角,的正弦、余弦,能由此推出 +,的正弦、余弦吗?下面,我们来探究()与角,的正弦、余弦之间的关系.不妨令 2+,.如图,设单位圆与轴的正半轴相交于点(1,0),以轴非负半轴为始
2、边作角,它们的终边分别与单位圆相交于点1(,),1(,),(),().新知探索 思考1:如果已知任意角,的正弦、余弦,能由此推出 +,的正弦、余弦吗?下面,我们来探究()与角,的正弦、余弦之间的关系.不妨令 2+,.如图,设单位圆与轴的正半轴相交于点(1,0),以轴非负半轴为始边作角,它们的终边分别与单位圆相交于点1(,),1(,),(),().(1,0)1 1 终边 终边 终边 新知探索 连接11,.若把扇形绕着点旋转角,则点,分别与点1,1重合.根据圆的旋转对称性可知,与11 重合,从而=11,所以=1 1.注:1(,),1(,),(),().根据两点间的距离公式,得:|=()12+2()
3、=2 2()|11|=()2+()2=2 2 2 化简得:()=+.新知探索 当=2+()时,容易证明上式仍然成立.所以,对于任意角,有 ()此公式给出了任意角,的正弦、余弦与其差角 的余弦之间的关系,称为差角的余弦公式,简记为().()=+.例析 例1.利用公式()证明.(1)(2 )=;(2)()=.证明:(1)(2 )=2 +2 =0+1 =(2)()=+=(1)+0 =()=+.例析 例2.已知=45,(2,),=513,是第三象限角,求()的值.解:由=45,(2,),得:=1 2=1 (45)2=35.又由=513,是第三象限角,得:=1 2=1 (513)2=1213.所以()=
4、+=(35)(513)+45 (1213)=3365.新知探索 思考2:由公式()出发,你能推导出两角和与差的三角函数的其他公式吗?下面以公式()为基础来推导其他公式.例如,比较()与(+),并注意到+与 之间的联系:+=(),则由公式(),有(+)=()=()+()=.于是得到了两角和的余弦公式,简记作(+).(+)=.(+)新知探索 思考3:上面得到了两角和与差的余弦公式.我们知道,用诱导公式五(或六)可以实现正弦、余弦的互化.你能根据(+),()及诱导公式五(或六),推导出用任意角,的正弦、余弦表示(+),()的公式吗?(+)=2 (+)=(2 )=(2 )+(2 )=+.于是得到了两角
5、和的正弦公式,简记作(+).(+)=+.(+)新知探索()=2 ()=(2 )+)=(2 )(2 )=.于是得到了两角和的正弦公式,简记作().()=.()思考4:你能根据正切函数与正弦函数、余弦函数的关系,从(),()出发,推导出用任意角,的正切表示(+),()的公式吗?新知探索 因为(+)=(+)(+),所以有:(+)=(+)(+)=+(同除以“”)=+=+.于是得到了两角和的正切公式,简记作(+).(+)=+.(+)新知探索 因为()=()(),所以有:()=()()=+(同除以“”)=+=+.于是得到了两角和的正切公式,简记作(+).()=+.()新知探索()=.()()=.()()=
6、.()公式(+),(+),(+)给出了任意角,的三角函数值与其和角+的三角函数值之间的关系.为方便起见,我们把这三个公式都叫做和角公式.类似地,(),(),()都叫做差角公式.新知探索 辨析1:判断正误.(1)对于任意实数,,()=都不成立.()(2)两角和与差的正弦、余弦公式中的角,是任意的.()(3)对任意,,(+)=+1 都成立.()答案:,.辨析2:(1)若 =,=,则()=_.(2)设角的终边过点(2,3),则(4)=_.答案:(1)+;(2)15.例析 例3.已知 =35,是第四象限角,求(4 ),(4+),(4)的值.解:由 =35,是第四象限角,得:=1 2=1 (35)2=4
7、5,所以 =3545=34.于是有(4 )=4 4 =22 45 22 (35)=7 210;例析 例3.已知 =35,是第四象限角,求(4 ),(4+),(4)的值.解:(4+)=4 4 =22 45 22 (35)=7 210;(4)=41+4=3411+34=7414=7.思考5:由以上解答可以看到,在本题条件下有(4 )=(4+).那么对于任意角,此等式成立吗?若成立,你会用几种方法予以证明?若+=2(即角,互余),则 =.证明:因为+=2,所以 =(2 )=.例析 例4.利用和(差)角公式计算下列各式的值:(1)7242 7242;(2)2070 2070;解:(1)由公式(),得:
8、7242 7242=(72 42)=30=12.(2)由公式(+),得:2070 2070=(20+70)=90=0.例析 例4.利用和(差)角公式计算下列各式的值:(3)+.解:(3)由公式(+)及 45=1,得:1+151 15=45+151 45 15=(45+15)=60=3.练习 例1.求下列各式的值:(1)15105+15105;(2)718 29 9 29;解:(1)原式=(105 15)=90=0.(2)718=(2 9)=9,718 29 9 29=9 29 9 29=(9+29)=3=12.题型一:给角求值 练习 例1.求下列各式的值:(3)(+27)(18 )(63 )(
9、18);(4)17+28+1728.解:(3)(63 )=90 (+27)=(+27)原式=(+27)(18 )(63 )(18)=(+27)+(18 )=45=22.(4)(17+28)=17+2811728,17+28=(17+28)(1 1728)=1 1728 原式=1 1728+1728=1.练习 变1.(1)512 6+12 6的值是().A.0 B.12 C.22 D.32 答案:C.解:512=12,原式=12 6+12 6=(12+6)=4=22.变1.(2)若是第二象限角且=513,则(+60)=_.答案:+解:是第二象限角且=513,=1 2=1213.(+60)=12
10、32 =12 (1213)32 513=+.练习 例2.已知,(0,2),且 =45,(+)=1665,则=_.答案:204325 解:,(0,2),且 =45,=1 2=35,可得:+(0,),又(+)=1665,可得:(+)=1 2(+)=6365,=(+)=(+)+(+)=(1665)35+6365 45=204325.题型二:给值(式)求值问题 练习 变2.已知,是锐角,且 =4 37,(+)=1114,求的值.解:是锐角,0,=1 2=1 (4 37)2=17.又是锐角,0 +0(+)=1 2(+)=1 (1114)2=5 314,=(+)=(+)(+)=5 314 17 (1114
11、)4 37=32.练习 例3.已知,是锐角,且 =2 55,=1010,求 的值.解:,是锐角,且 =2 55,=1010,=1 2=1 (2 55)2=55,=1 2=1 (1010)2=3 1010.()=+=2 55 1010+55 3 1010=22.0 2,0 2,2 ,则2 0 =4.题型三:给值(式)求角问题 练习 变3.已知 (0,2),(2,0),且()=35,=210,求.解:(0,2),(2,0),(0,),()=35,=210,()=45,=7 210,=()+=()()=35 7 210 45 (210)=22 ,即=4.课堂小结&作业 课堂小结:(1)理解记忆两角和与差的正弦、余弦和正切公式;(2)了解两角和与差的正弦、余弦和正切公式的推导过程.作业:(1)整理本节课的题型;(2)课本P217的练习15题;(3)课本P220的练习15题.