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三角函數下篇,自學微積分05天(圖形與案例)

2024-03-25教育

本文解決問題:三角函數影像特性難記,三角函數常用值難背,誘導公式不熟,常用恒等式難背,公式的來源心慌,常用公式對應的題型不熟等等。為你實作過目不忘,做到真正的了然於心,一天之內掌握三角函數題型裏除導數外的大部份題型,價值較高,值得收藏。

三角函數上篇講來龍去脈

中篇強調定理的證明

下篇強調圖形與案例

內容概覽:

速記分享:

常用三角函數的值

「永久記住只需要3步」

思路:

1,記住sinπ/6的影像也就是sin30度的影像,斜邊等於垂直邊的2倍,如圖:

2,額外再背誦2個帶根號的值

3,將弧度與度數對應起來,並將度數順序重新調整為30度,60度,45度,90度,0度這個順序,然後發現sinα的值與cosα的值是一一對應的,那麽cosα無需記憶。由於tanα=sinα/cosα,則tanα同樣無需記憶,瞬間完成背誦

常用三角函數關系表達

一張圖立刻記憶sinα,cosα,tanα,secα,cscα,cotα的關系

圖形特性速記

函數影像上下分別的寬度,amplitude,轉譯過來叫振幅,首字母縮寫為A

函數影像上在某個範圍裏的重復,period,轉譯過來叫周期,首字母縮寫為P

函數在x軸上的水平位移, horizontal shift,左+右-,首字母縮寫為HS

函數在y軸上的垂直位移,vertical shift,上+下-,首字母縮寫為VS

綜合起來

誘導公式速記

案例驗證如下:

經典恒等式

恒等式最重要的三個,分別用三張圖記憶

1,針對第一個

根據勾股定理,在單位圓中求OP邊

2,針對第二個

透過定理的證明過程,從影像觀察實作原理上的速記

3,針對第三個

透過以上第2個公式,推出這第3個公式,從原理上速記

特殊恒等式

透過一張圖實作永久記憶

常規定理查表

綜合練習:

弧度

例1:半徑為10米的圓上,求以下中心角對應的弧長?

1,4π/5

2,110度

思路:

1,從定理表中,查出弧長公式

其中θ是弧度

2,將度數換成弧度

3,利用公式計算弧長

解法:

例2:在半徑為8的圓中,一條弧的長度為10π,該弧對應的中心角的弧度和角度是多少?

思路:

1,從定理表中找出弧長公式

其中θ是弧度

2,根據弧長公式,和已知條件弧長與半徑,反向求出θ角

解法:

例3,圓直徑12,求圓心角80度的對應弧長?

思路:

1,從定理表中找出弧長公式

其中θ是弧度

2,半徑是直徑的一半,再將度數換成弧度,代入弧長公式求解

解法:

例4,直徑1米的圓,捲動30厘米,轉動多少角度?

思路:

1,從定理表中找出弧長公式

其中θ是弧度

2,根據直徑求出半徑,半徑是直徑的一半,根據弧長公式反推角度

解法:

例5,計算數值

思路:

1,常用三角函數數值,三角函數關系表達圖,誘導公式圖,進行計算

解法:

性質

例6,sin,cos,tan,根據其中一個值,求出另外2個值

思路:

1,明確任意角的三角函數定義方法,在座標軸上取點,然後代入三角函數公式

解法:

例7,求出以下函數的周期

思路:

1,找出圖形特性圖,根據特性求解周期

2,根據圖形特性,將題目中的函數變換為標準型,求得P值,即周期

解法:

例8,繪制影像

思路:

1,先將tan的影像使用5點作圖法畫出

2,在取各個值的倒數或者負數,畫出目標值

3,從影像上判斷周期與對稱性

解法:

例9,用α與θ表示r

定理鞏固:

例10:已知扇形周長是20,該面積最大值為多少?

思路,根據條件周長20,代入定理表中扇形周長公式,得出半徑R與角度θ的等式關系。將扇形面積公式中的角度θ完全由半徑R替換,形成的面積公式進行一下技術變換,看出最大值是25

定理查表:

例11:在座標系中,已知角θ的終邊過點P(-5,-1),求sinθ+cosθ的值?

思路,根據sin與cos的值只與P點的x,y值相關。可以用p點先求出x與y的值,再根據x,y的值求出r的值,最後求得sinθ+cosθ的值

定理查表:

例12:

思路:從定理表中,知道誘導公式,透過誘導公式化簡上述值,根據平方和公式得出sin與cos分別的值,最後得到計算結果

定理查表:

例13:

思路:先根據誘導公式化簡f(a),和cos(α+π/2),根據平方和公式求得sinα與cosα的值,再求出f(a)的值

定理查表:

例14:已知tanα=-5,α是第二象限角,求sinα+cosα的值?

思路:根據tanα=sinα/cosα=-5得出sinα與cosα的關系等式,代入未知數n求得組成sinα與cosα具體x,y,r的值,然後求出sinα+cosα的值

定理查表:

例15:若cos(-160 `)=a,則tan=20 `等於多少?

思路:tan20 `=sin20 `/cos20 `,求sin20`與cos20`的值,根據cos(-160`)=cos(20`-π),透過誘導公式進行變換求得cos20`的值,再透過平方和公式求得sin20`的值,然後代入tan20`

定理查表:

例16:

思路:這個題目我不喜歡,但是在某些特定的建模領域內也需要一定程度的換元變換,本質就是在宏觀層面找到一定的設計規律,用更簡單的變量做計算替換

定理查表:

例17:

思路:利用平方和公式,求得sinθcosθ的值,根據θ角度小於45度,因此sinθ-cosθ<0,求出sinθ-cosθ的值,再分別求出sinθ與cosθ的值,根據tanθ=sinθ/cosθ求tanθ

定理查表:

例18:

已知sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0,則sin(α+β)的值為多少?

思路:基於兩角和差的正弦定理從sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0的關系中配出sinαcosβ與sinβcosα的值,進而求出sin(α+β)的值

定理查表:

例19:

思路:對於無法使用誘導公式的類別,可以采用賦值抽象角的方法,將目標α+β轉換為另外兩個角a與b的和或者差,再透過α與β的角度大小,判斷出對應的a與b角在第幾象限,求出角a與角b的正余弦,最後根據兩角和差的余弦定理求得目標

定理查表:

例20:

思路:cosβ=cos【(α+β)-α】 根據兩角和差余弦定理,可以得到cosβ

定理查表:

例21:將兩個函數合成一個函數,推理過程參考三角函數中篇

思路:

  1. 硬算,利用兩角和差正弦定理拆開條件1,結合平方和定理,將sinθ和cosθ值算出來
  2. 使用將兩個函數合成一個函數(輔助角定理),根據拆開的條件1,整合成目標

定理查表:

例22:

思路:用兩角和差正弦定理來拆開條件,重新按照sinx與cosx進行組合,配成一組sin(x+c)的函數

定理查表:

例23:

思路:將x軸與Q射線的夾角設為α,將x軸與P射線的夾角設為β,θ=α-β,透過誘導公式將問題簡化,在透過2角和差公式的正弦與余弦定理拆開,進行計算得值

定理查表:

例24:

思路:將tan(α-2β)拆分成tan((α-β)-β),透過查表,用兩角和的正切公式,計算得值。如果不能查表,透過兩角和的正弦定理與余弦定理可以立即推出正切公式,再代入計算

定理查表:

例25:

思路:

透過誘導公式簡化目標函數,再利用已知條件設出抽象角A與角B,利用A與B的組合達到簡化後的目標函數的弧度,利用兩角和差的余弦定理,求出值

定理查表:

例26:

思路:

將2α統一化簡為α,將cos轉化為sin,結合平方和定理,根據α的取值判定sinα的符號與取值範圍,最終透過計算得值


定理查表:

例27:

思路:

Cos2α化簡為cosα的運算式,透過已知條件sinα+cosα與平方和定理,推出sinα-cosα,根據α弧度的取值範圍,得出cosα的值,再推出cos2α

定理查表:

例28:

思路:先考慮換元法,進行求解,解不出來就直接硬算

定理查表:

圖形回顧:

sinα的影像

cosα的影像

tanα的影像

影像變換

例29,畫出函數y=|tanx|cosx(-π/2<x<π/2)的大致影像

思路:先把函數化簡,分段求出運算式,然後根據sinx的函數影像描點畫圖

例30,sinx=5n+1,在x∈[0,2π]上有解,求n的取值範圍

思路:因為sinx在x∈[0,2π]之間正好是一個完整的周期,因此sinx大於等於-1或者sinx小於等於1,用fn+1替換sinx,建立不等式-1<=5n+1<=1,求出n的取值範圍

例31,座標軸上,y=2cosx (0<x<π)和y=3tanx相交A,B兩點,求OAB的面積大小?

思路,兩個函數影像相交,求出滿足相交的x值,然後代入y=2cosx影像,求出AB兩點,連線OAB,找出三角形的底邊與三角形的高,求得面積值

例32,繪制y=tan(x-π/4)在一個周期內的影像

思路:繪制tanx的影像,然後在x軸上將影像向右平移π/4

例33,繪制sin(2x+2*π/3)的影像

思路:5點作圖法

例34,

思路:

  1. 畫出常規sinα的影像
  1. 根據影像可知,令3x+π/5=α時,α在0,π,2π等kπ(k屬於整數)條件下,sinα的值可以取0,也就是零點,那麽需要判斷[0,π]之間有多少個kπ,則根據條件可以得
  1. 將x用k的未知數表現出來
  1. 因為x屬於[0,π],因此可以列出不等式
  1. 因為k屬於整數,因此k只能取值1,2,3
  2. 即該函數的零點為3個

例35,

思路:

  1. 不等式中有絕對值,首先就把絕對值去掉,讓等式變得簡單。

x屬於2象限角,且角度在135度到180度之間,因此sinx>0,cosx<0,則tanx=sinx/cosx<0,

tanx+sinx=(1+cosx)sinx/cosx,因為1+cosx>0,而sinx/cosx<0,所以(1+cosx)sinx/cosx<0,

|tanx+sinx|= - (tanx+sinx),則原式化簡為sinx-tanx-tanx-sinx-k= - 2tanx-k<=0即k>=-2tanx

  1. 只要求出-2tanx的最大值,就能求出k值。因為x的domain域為[3π/4,π],tanx函數影像為單調遞增

-2tanx函數正好是反過來單調遞減的函數,因此3π/4處的函數值有最大值,即-2tanx=2,求得k>=2

例36,

如何將函數y1=2sin5x變換成y2=2sin(5x+3)?

思路:

1,5x+3=5(x+3/5),左移+右移-

2,即將函數y1向左平移3/5,即可將y1變換成y2

例37,

將y=f(x)橫座標變為1/2,再向右平移π/3,得到解析式sin(x-π/4),求原f(x)

思路:

  1. 令原f(x)=sin(Ax+B),變換則依次為,sin(2Ax+B),

sin(2A(x-π/3)+B)=sin(2Ax-2Aπ/3+B)=sin(x-π/4)

  1. 得方程式組2A=1,B-2Aπ/3=-π/4,解得A=1/2,B=π/12,則

原f(x)=sin(x/2+π/12)

例38,

思路:

例題39,

三角函數周期表

例40,找出定義域

思路:

1,畫出sinα的影像,將目標負數翻轉成正數,畫出相交線

2,找出正數相交點與負數相交點的關系

3,求出2個正數相交點x1,x2

4,求出定義域

例41,找出定義域

思路:

1,畫出cosα的影像

2,找到與y=-1/2相交的兩點x1,x2

3,求出α的範圍

4,求出x的取值範圍

例42,找出定義域

思路:

1,畫出tanx與cosx的影像

2,找出滿足2個條件的定義域

3,找出定義域的交集

例43,找出值域

思路:

1,先根據x的定義域,求出2x+π/3的定義域,令α=2x+π/3,求出cosα的值域

2,再求出1-cosα/2的值域

例44,找出值域

思路:

1,兩角和正弦公式拆開sin函數,再計算化簡成一個新的sin函數

2,根據x的定義域,求出化簡後sin函數的定義域

3,根據y的值域,判斷定義域的中最小值的取值範圍

4,計算得到w的值