解三角形与三角函数(4小时)
导入
退出课程
公式组件未加载;正文、导航、答案和过程仍可使用。
广西高考数学基础课 · 4课时

解三角形与三角函数
认符号 · 看图像 · 会变形 · 能解三角形

每课时约 55 分钟。主线只做四件事:判符号、读参数、选公式、验结果。答案与过程分开揭示,先独立思考再点击。

公式速查:先看条件,再选一条

三角函数与恒等变换

\(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\),\(\tan\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}\)(\(\cos\alpha\ne0\))

\(\sin(\alpha\pm\beta)=\sin\alpha\cos\beta\pm\cos\alpha\sin\beta\)

\(\cos(\alpha\pm\beta)=\cos\alpha\cos\beta\mp\sin\alpha\sin\beta\)

\(\sin2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha\),\(\cos2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha\)

图像与解三角形

\(y=A\sin(\omega x+\varphi)+k\):振幅 \(|A|\),周期 \(T=\frac{2\pi}{|\omega|}\)

\(\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}=\frac{c}{\sin C}=2R\)

\(a^2=b^2+c^2-2bc\cos A\)

\(S_{\triangle ABC}=\frac12bc\sin A\)

边 \(a,b,c\) 分别对角 \(A,B,C\)。已知“边角边”优先余弦定理;已知“一边及其对角”优先正弦定理。

1. 概念、象限符号、诱导公式与同角关系

第1课时 · 55分钟
必会定义与入口

先定位角,再决定正负

角度与弧度:\(180^\circ=\pi\),所以 \(30^\circ=\frac{\pi}{6}\)。终边上一点 \((x,y)\),\(r=\sqrt{x^2+y^2}\):\(\sin\alpha=\frac yr\),\(\cos\alpha=\frac xr\),\(\tan\alpha=\frac yx\)(\(x\ne0\))。

象限符号:一全正,二正弦,三正切,四余弦。诱导公式先“化到锐角”,再按原角象限定符号。

\(\sin(\pi-\alpha)=\sin\alpha\),\(\cos(\pi-\alpha)=-\cos\alpha\)

\(\sin(-\alpha)=-\sin\alpha\),\(\cos(-\alpha)=\cos\alpha\)

10秒检验:平方关系查数值,象限查正负。已知正弦求余弦时,开方后必须补符号。
教学母题基础自编
已知 \(\alpha\) 是第二象限角,\(\sin\alpha=\frac35\),求 \(\cos\alpha\) 与 \(\tan\alpha\)。
本题入口:平方关系求绝对值 → 第二象限定负号 → 再求正切。
答案\(\cos\alpha=-\frac45\),\(\tan\alpha=-\frac34\)
解题过程1. 代入 \(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\),得到 \(\cos^2\alpha=\frac{16}{25}\)。
2. 判断第二象限余弦为负,写出 \(\cos\alpha=-\frac45\)。
3. 计算 \(\tan\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}=-\frac34\)。易错提醒:平方开方有正负;最终符号由象限决定。

第1部分练习:先判象限,再开方

学生母题基础自编
已知 \(\alpha\) 是第四象限角,\(\cos\alpha=\frac{12}{13}\),求 \(\sin\alpha\) 与 \(\tan\alpha\)。
方法框架:平方关系 → 象限符号 → 商数关系。
短变式:① 改为第三象限,且 \(\sin\alpha=-\frac8{17}\),求余弦与正切② 求 \(\sin(\pi-\frac{\pi}{6})\)③ 第一象限中 \(\sin\alpha=\frac5{13}\),求余弦
答案母题:\(\sin\alpha=-\frac5{13}\),\(\tan\alpha=-\frac5{12}\);变式①:\(\cos\alpha=-\frac{15}{17}\),\(\tan\alpha=\frac8{15}\);变式②:\(\frac12\);变式③:\(\frac{12}{13}\)
解题过程1. 用平方关系得到 \(\sin^2\alpha=1-\frac{144}{169}=\frac{25}{169}\)。
2. 根据第四象限正弦为负,得到 \(\sin\alpha=-\frac5{13}\)。
3. 用正弦除以余弦,得到 \(\tan\alpha=-\frac5{12}\)。
变式②的关键变化:\(\pi-\frac{\pi}{6}\) 在第二象限,正弦为正。易错提醒:诱导公式不是只背符号;先判断原角终边在哪个象限。

2. 正弦型函数:图像、性质、周期与变换

第2课时 · 55分钟
常考选择填空入口

把参数逐个翻译

对 \(y=A\sin(\omega x+\varphi)+k\):振幅是 \(|A|\),周期是 \(\frac{2\pi}{|\omega|}\),中线是 \(y=k\),值域是 \([k-|A|,k+|A|]\)。

当 \(\omega>0\) 时,先写成 \(\omega(x+\frac{\varphi}{\omega})\)。括号内“加”表示向左平移,“减”表示向右平移。

五点法:令整体角依次取 \(0,\frac{\pi}{2},\pi,\frac{3\pi}{2},2\pi\),再反求 \(x\)。单调区间也先换成“整体角”的标准区间。

检验:相邻两个同向零点(或相邻峰值)的横坐标之差应等于一个周期。
真题母题2023新课标Ⅰ卷·第15题·原题
已知函数 \(f(x)=\cos\omega x-1\)(\(\omega>0\))在区间 \([0,2\pi]\) 有且仅有 3 个零点,求 \(\omega\) 的取值范围。
本题入口:零点条件 \(\cos\omega x=1\) → 数出区间内完整周期端点。
答案\(\omega\in[2,3)\)
解题过程1. 令 \(f(x)=0\),得到 \(\cos\omega x=1\)。
2. 写出 \(\omega x=2k\pi\),所以 \(x=\frac{2k\pi}{\omega}\)。
3. 在 \([0,2\pi]\) 内需要恰有 \(k=0,1,2\) 三个整数取值。
4. 因而 \(2\le\omega<3\)。易错提醒:区间含两个端点;\(x=0\) 本身就是一个零点。

第2部分练习:读出四个参数

学生母题基础自编
求 \(y=3\sin\frac{x}{2}-2\) 的振幅、最小正周期和值域。
本题入口:对照 \(A,\omega,k\),分别读取,不混算。
短变式:① 把 3 改为 \(-3\),再求振幅与周期② 把 \(\frac{x}{2}\) 改为 \(2x\),再求周期③ 求 \(y=2\sin(2x-\frac{\pi}{3})+1\) 的平移方向与距离
答案母题:振幅 3,周期 \(4\pi\),值域 \([-5,1]\);变式①:振幅 3,周期 \(4\pi\);变式②:周期 \(\pi\);变式③:向右平移 \(\frac{\pi}{6}\)
解题过程1. 读取 \(A=3\),所以振幅为 3。
2. 读取 \(\omega=\frac12\),计算 \(T=\frac{2\pi}{\frac12}=4\pi\)。
3. 在中线 \(y=-2\) 上下各走 3,得到值域 \([-5,1]\)。
变式③的关键变化:\(2x-\frac{\pi}{3}=2(x-\frac{\pi}{6})\)。易错提醒:振幅取绝对值;平移距离不是直接看 \(\varphi\)。

3. 恒等变换:和差角与二倍角

第3课时 · 55分钟
必会谨慎使用

先认结构,再展开

看到 \(\alpha\pm\beta\),用和差角公式;看到 \(2\alpha\),用二倍角公式。余弦公式的中间符号与括号中的符号相反。

\(\cos2\alpha=2\cos^2\alpha-1=1-2\sin^2\alpha\)

常考入口:两项能拼成 \(\sin(\alpha+\beta)\) 或 \(\cos(\alpha-\beta)\) 时,优先整体合并,少展开一步。

谨慎使用:\(\tan(\alpha+\beta)=\frac{\tan\alpha+\tan\beta}{1-\tan\alpha\tan\beta}\) 只有相关正切值有意义且分母不为 0 时才能直接使用。

10秒检验:令其中一个角为 0,检查公式能否还原。
真题节选2023新课标Ⅰ卷·第8题·题干原文改填空
已知 \(\sin(\alpha-\beta)=\frac13\),\(\cos\alpha\sin\beta=\frac16\),求 \(\cos(2\alpha+2\beta)\)。
本题入口:先由差角拆出缺少的一项,再拼出 \(\sin(\alpha+\beta)\),最后用二倍角。
答案\(\frac19\)
解题过程1. 展开差角:\(\sin\alpha\cos\beta-\cos\alpha\sin\beta=\frac13\)。
2. 代入已知,得到 \(\sin\alpha\cos\beta=\frac12\)。
3. 相加得到 \(\sin(\alpha+\beta)=\frac12+\frac16=\frac23\)。
4. 用 \(\cos2\theta=1-2\sin^2\theta\),得到 \(\cos(2\alpha+2\beta)=1-2\times\frac49=\frac19\)。易错提醒:\(2\alpha+2\beta=2(\alpha+\beta)\);不要把二倍角拆成两个余弦相加。

第3部分练习:把特殊角拆开

学生母题基础自编
不用计算器,求 \(\cos15^\circ\) 的精确值。
本题入口:把 \(15^\circ\) 写成 \(45^\circ-30^\circ\)。
短变式:① 求 \(\sin15^\circ\)② 求 \(\sin75^\circ\)③ 已知 \(\sin\alpha=\frac35\) 且 \(\alpha\) 为锐角,求 \(\cos2\alpha\)
答案母题:\(\frac{\sqrt6+\sqrt2}{4}\);变式①:\(\frac{\sqrt6-\sqrt2}{4}\);变式②:\(\frac{\sqrt6+\sqrt2}{4}\);变式③:\(\frac7{25}\)
解题过程1. 写成 \(\cos(45^\circ-30^\circ)\)。
2. 用差角余弦公式:\(\cos45^\circ\cos30^\circ+\sin45^\circ\sin30^\circ\)。
3. 代入特殊值并整理,得到 \(\frac{\sqrt6+\sqrt2}{4}\)。
变式③的关键变化:直接用 \(\cos2\alpha=1-2\sin^2\alpha\)。易错提醒:余弦差角公式中间是加号;特殊角值要写成竖式分数。

4. 正弦定理、余弦定理、面积与综合

第4课时 · 55分钟
大题方法谨慎使用

先画对应,再选定理

识别信号:两角一边或两边与其中一边的对角,用正弦定理;两边夹角或三边,用余弦定理;两边夹角求面积,用面积公式。

标准步骤:标出边角对应 → 选定理 → 代入同一行 → 解出未知量 → 用“大边对大角、三角和为 \(\pi\)”检算。

谨慎使用:已知两边及其中一边的对角时,由 \(\sin B\) 不能立刻唯一确定 \(B\)。检查 \(B\) 与 \(\pi-B\) 是否都能组成三角形。

面积还可写成 \(\frac12ca\sin B\) 或 \(\frac12ab\sin C\),必须取两边及其夹角。

真题节选2023新课标Ⅰ卷·第17题第(1)问·原题
在 \(\triangle ABC\) 中,\(A+B=3C\),\(2\sin(A-C)=\sin B\)。求 \(\sin A\)。
本题入口:先用三角形内角和求 \(C\),再把 \(B\) 化成关于 \(A\) 的式子。
答案\(\sin A=\frac{3\sqrt{10}}{10}\)
解题过程1. 由 \(A+B+C=\pi\) 和 \(A+B=3C\),得到 \(C=\frac{\pi}{4}\),\(B=\frac{3\pi}{4}-A\)。
2. 代入原式并展开,得到 \(\sqrt2(\sin A-\cos A)=\frac{\sqrt2}{2}(\sin A+\cos A)\)。
3. 整理得 \(\sin A=3\cos A\),所以 \(\tan A=3\)。
4. 因为 \(A\) 是三角形内角且关系式给出 \(A\) 为锐角,故 \(\sin A=\frac3{\sqrt{10}}=\frac{3\sqrt{10}}{10}\)。易错提醒:三角形内角必须在 \((0,\pi)\);最后要用角的范围确定符号。

第4部分练习:一边一对角,先用正弦定理

学生母题同考点自编
在 \(\triangle ABC\) 中,\(A=30^\circ\),\(B=45^\circ\),\(a=2\)。求 \(C\) 与 \(b\)。
本题入口:内角和求第三角 → 正弦定理求对边。
短变式:① 只把 \(B\) 改为 \(60^\circ\),求 \(C,b\)② 已知 \(b=3,c=4,A=60^\circ\),求面积③ 沿用变式②,求 \(a\)
答案母题:\(C=105^\circ\),\(b=2\sqrt2\);变式①:\(C=90^\circ\),\(b=2\sqrt3\);变式②:\(3\sqrt3\);变式③:\(\sqrt{13}\)
解题过程1. 用内角和得到 \(C=180^\circ-30^\circ-45^\circ=105^\circ\)。
2. 写出 \(\frac{a}{\sin A}=\frac{b}{\sin B}\)。
3. 代入得到 \(\frac2{\frac12}=\frac b{\frac{\sqrt2}{2}}\),解得 \(b=2\sqrt2\)。
变式②用 \(S=\frac12bc\sin A\);变式③用 \(a^2=b^2+c^2-2bc\cos A\)。易错提醒:正弦定理必须“边对角”;面积公式中的角必须是两条已知边的夹角。
课堂出口 · 达标线 80%

判象限定正负
读参数看周期
认结构选公式
边角对应再检算

基础母题能独立完成 4 道中的 3 道,再进入综合题。若同类题连续错两次,回到对应公式卡,只重做最小代入步骤。