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三角函数和平面向量这两部分内容不仅互相渗透,它们也和其它数学分支进行融合,成为解决数学问题的工具,因此历年来它们都是高考的的重点内容.
一、三角函数
三角函数除了具有一般函数的各种性质外,它的周期性和独特的对称性,再加上系统的丰富的三角公式,使其产生的各种问题丰富多彩,层次分明,变化多端,围绕三角函数的考题总是以新颖的形式出现,在高考试题中占据重要的位置,成为高考命题的热点.近几年来高考从三角函数的图象、周期性、奇偶性、单调性、最值、求值及综合应用等各个方面全面考查三角知识.在难度方面来说,它的大题在高考试卷中的位置一般在前面的第一或第二道,属容易题,从得分策略来说,这是不应失分的兵家必争之地.
1.1考题分析
江苏高考关于三角函数的命题有如下几个特点:
【考察的题型与分值】 三角函数的试题一般是一到两个小题和一个解答题,属常规题型,三角函数解答题,大都处在解答题第一题位置,三角部分的分值平均在24分左右.
【考察的难易程度】 三角函数解答题一般都为基础题、中档题,试题难度不大,且易出现课本中习题与例题的变式与组合.
【考察的热点】 其一是三角函数的图象和性质;其二是通过三角恒等变换进行化简求值;其三是利用正弦定理、余弦定理解决有关度量问题.
1.2复习策略
策略一、明确考点要求及其注意点
1.在已知一个角的某个三角函数值,求这个角的其他三角函数值时,要注意题设中角的范围,并对不同的象限分别求出相应的值,在应用诱导公式进行三角式的化简、求值时,应注意公式中符号的选取.
例1 已知α∈(0,π),sinα+cosα=713求tanα的值.
解:据已知sinα+cosα=713(1),有2sinαcosα=-120169<0,又由于α∈(0,π),故有sinα>0,cosα<0,从而sinα-cosα>0,即sinα-cosα=1-2sinαcosα=1713(2),联立(1)(2)可得sinα=1213,cosα=-513,可得tanα=-125.
2.要善于将三角函数式尽可能化为只含一个三角函数的“标准式”,或者换元后成为一个初等函数式(换元后注意定义域的确定),进而可求得某些复合三角函数的最值、最小正周期、单调性等,对函数式作恒等变形时需特别注意保持定义域的不变性,常见的有:
①y=asinx+bcosx型可化为y=a2+b2sin(x+φ);
②y=asin2x+bsinxcosx+ccos2x型可通过降次整理化为y=Asin2x+Bcos2x;
③y=asin2x+bcosx+c型可换元转化为二次函数;
④sinxcosx与sinx+cosx(或sinx-cosx)同时存在型可换元转化为二次函数.
3.研究三角函数的单调性要注意
(1)函数的单调性是在给定的区间上考虑的,只有属于同一单调区间的两个函数值才能由它的单调性来比较大小;
(2)形如y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数的单调区间,基本思路是把ωx+φ看成一个整体,由-π2+2kπ≤ωx+φ≤π2+2kπ(k∈Z)求得函数的增区间,由π2+2kπ≤ωx+φ≤3π2+2kπ(k∈Z)求得函数的减区间;形如y=Asin(-ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数,可先利用诱导公式把x的系数化为正数,得到y=-Asin(ωx-φ),再求单调区间.
例2 函数y=sin(-2x+π3)的递减区间是______________.
解:y=sin(-2x+π3)=-sin(2x-π3),求y=-sin(2x-π3)的单调减区间,也就是求
y=sin(2x-π3)的单调增区间,由2kπ-π2≤2x-π3≤2kπ+π2,得kπ-π12≤x≤kπ+5π12(k∈Z).故所求递减区间为[kπ-π12,kπ+5π12](k∈Z).
4.关于三角函数的对称性和周期性问题,其解题关键是:函数y=Asin(ωx+φ)与y=Acos(ωx+φ)的对称轴和最值对应,对称点和零点对应.
例3 如果函数y=sin2x+acos2x的图象关于直线x=-π8对称,那么a等于______________.
解:(法一)函数的解析式可化为y=a2+1sin(2x+φ),故|y|的最大值为a2+1,依题意,直线x=-π8是函数的对称轴,则它通过函数的最大值或最小值点即|sin(-π4)+acos(-π4)|=a2+1,解得a=-1.
(法二)若函数关于直线x=-π8是函数的对称则必有f(0)=f(-π4),代入即得a=-1.
5.要能熟练进行图象间的变换.
例4 要得到函数y=sin(2x-π3)的图象,只需将函数y=sin12x的图象如何变化?
解:由y=sin12x变形为y=sin(2x-π3)常见有两种变换方式,一种先进行周期变换,即将y=sin12x的图象上各点的纵坐标不变,横坐标变为原来的14倍得到函数y=sin2x的图象,再将函数y=sin2x的图象纵坐标不变,横坐标向右平移π6单位,即得y=sin(2x-π3)的图像;或者先进行相位变换,即将y=sin12x的图象上各点的纵坐标不变,横坐标向右平移2π3个单位,得到函数y=sin12(x-2π3)=sin(12x-π3)的图象,再将其横坐标变为原来的14倍即得函数y=sin(2x-π3)的图象.
6.熟悉公式的记忆和运用.
(1)诱导公式:奇变偶不变,符号看象限;
(2)两角和差的正弦、余弦、正切公式的正面运用和逆用;
(3)倍角公式以及变形,体会降幂的意图;
【提醒】 一些常见的变形技巧:(1)化切为弦;(2)遇公因式提取公因式;(3)凑角(不要盲目用一些公式展开,关键是看已知角和所求角有没有特殊关系,比如相差180°,90°等) 7.关注三角函数在三角形中的应用,结合平面几何的性质寻找边角关系,要特别重视正弦定理和余弦定理在解三角形中的计算,掌握三角形面积公式的多种计算方法.
例5 在△ABC中,B=30°,AB=23,AC=2,求△ABC的面积.
解:根据正弦定理知:ABsinC=ACsinB即23sinC=2sin30°得sinC=32,由于ABsin30° 策略二、重视分析能力的培养与提升
我们学生普遍存在以下两个现象:一是模仿解题,缺少自己决定解题策略的习惯;二是喜欢看解题过程,不愿动笔,长此以往,“宰熟没问题,杀生缺办法”,即遇到熟悉的问题尚能应付,碰到新颖、陌生的题目便束手无策.
以2012年江苏高考第11题为例,题目是:设α为锐角,若cos(α+π6)=45,则sin(2α+π12)的值为______________.很多考生根据经验,觉得应该用二倍角公式,但2α+π12又不是α+π6的两倍,已有的经验用不上了,一筹莫展,只能“放弃投降”了.
解题活动长话短说,就是九个字:“有什么?做什么?怎么做?”,对于本题,“做什么?”十分清楚,那有什么呢?①α为锐角;②cos(α+π6)=45,由此我们还能知道什么呢?由cos(α+π6)=45能解出sinα,cosα;由cos(α+π6)=45也可解出sin(α+π6)=35.到底怎么求sin(2α+π12)呢?方法一:求出sin2α,cos2α,再计算sin(2α+π12);方法二:寻找2α+π12与α+π6的关系,2α+π12虽然不是α+π6的两倍,但它们不是一点关系也没有,比如按下面线路:α+π6×22α+π3-π/42α+π12就能方便地求出结果.另外我们还可用换元法进行一般性处理:令α+π6=β,则α=β-π6,则2α+π12=2β-π4.
由此可见,学会分析、思考,才能以不变应万变,才能在高考中立于不败之地.
二、平面向量
平面向量的核心思想是数形结合,把几何意义用简洁的向量形式表示出来,用向量的运算去进行几何性质的推断;反过来,要会从向量的形式去解读出几何意义.江苏高考的重点在于有关向量的概念和运算的考查,注重向量的代数运算和几何运算的选取,适当地与平面几何和解析几何的知识相结合,解决一些简单的几何问题.
2.1复习建议
1.透彻理解向量的概念.向量概念的两大要素“方向和长度”,使向量既有“形”又有“数”的特征,既联系几何又联系代数,是高中数学重要的知识网络交汇点,是数形结合的重要载体,要抱着这样的观点去复习向量知识,解决向量问题.
例6 已知向量OB=(2,0),OC=(0,2),CA=(3cosA,3sinA),则OA与OB夹角的范围是______________.
【解析】 如图,点A的轨迹为以点C为圆心,3为半径的圆,过圆点作圆的两条切
线OA1, OA2 , ∠COA1=60°,则此两条切线的倾斜角分别为30°, 150°,故答案为 [π6,5π6].
2.向量的数量积运算是平面向量的重要内容,它与实数之间积的运算既有区别又联系,要辨别清楚;向量的数量积运算是采取几何运算公式还是坐标运算公式,要甄别清楚,两个公式同时运用,又可构造出一个等式;要会灵活应用向量的数量积公式求向量的模和两点间的距离.
例7 (1)设向量a=(cos71°,sin71°),b=(cos20°,sin20°),试分别运用平面向量的数量积
公式a·b=|a||b|cosθ和a·b=x1x2+y1y2写出a·b=0的两种形式的结果以及你得到的一个等式;
(2)利用(1)的想法,试借助单位圆和平面向量知识证明两角差的余弦公式:
cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.(取0<β<α<π)
解:(1)因为a=(cos71°,sin71°),b=(cos20°,sin20°),
所以a·b=|a||b|cosθ=1×1×cos(71°-20°)=cos(71°-20°);
a·b=x1x2+y1y2=cos71°cos20°+sin71°sin20°.
于是cos(71°-20°)=cos71°cos20°+sin71°sin20°.
(2)在直角坐标系xOy中,以x轴正半轴为始边分别作角α,β,
其终边分别与单位圆交于P1(cosα,sinα),P2(cosβ,sinβ),
则∠P1OP2=α-β.
设向量a=OP1=(cosα,sinα),b=OP2=(cosβ,sinβ),
则a·b=|a||b|cos(α-β)=cos(α-β),
另一方面,由向量数量积的坐标表示,有a·b=cosαcosβ+sinαsinβ,
所以cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.
3.熟练掌握解决向量问题的三大“利器”:坐标系、平面向量基本定理、数量积公式.2012年江苏高考的第9题就很好地诠释了这个观点.题目是这样的:如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若AB·AF=2,则AE·BF的值是______________.
【分析】 根据要求:求AE·BF,故而直接用数量积公式处理.
解:由AB·AF=2,得AB·AF=|AB||AF|cos∠FAB=2,
所以DF=|AF|cos∠FAB=1,所以CF=2-1,
记AE和BF之间的夹角为θ,∠AEB=α,∠FBC=β,则θ=α+β
所以AE·BF=|AE||BF|cos(α+β)=3×7-32×cos(α+β)
=3×7-32×(cosαcosβ-sinαsinβ)
=3×7-32×(13×27-32-23×2-17-32)=2.
4.要把平面几何的性质、定理迁移到平面向量来,使得平面向量的几何推导成为可能.如:
例8 O是平面上一定点,A,B,C是平面上不共线的三个点,动点P满足
OP=OA+λ(AB|AB|+AC|AC|),λ∈[0,+∞),则P的轨迹一定通过△ABC的 心.
【解析】 因为AB|AB|、AC|AC|分别为AB、AC方向上的单位向量,所以AB|AB|+AC|AC|为∠BAC的角平分线方向上的向量,故答案为内心.
三角函数和平面向量作为高中数学的两个重要分支,虽然内容繁杂,但只要我们用心复习,把基础知识和基本技能练扎实,学会独立思考、分析、总结,2013年高考一定会马到成功.
(作者:夏志勇,海安县曲塘中学)
一、三角函数
三角函数除了具有一般函数的各种性质外,它的周期性和独特的对称性,再加上系统的丰富的三角公式,使其产生的各种问题丰富多彩,层次分明,变化多端,围绕三角函数的考题总是以新颖的形式出现,在高考试题中占据重要的位置,成为高考命题的热点.近几年来高考从三角函数的图象、周期性、奇偶性、单调性、最值、求值及综合应用等各个方面全面考查三角知识.在难度方面来说,它的大题在高考试卷中的位置一般在前面的第一或第二道,属容易题,从得分策略来说,这是不应失分的兵家必争之地.
1.1考题分析
江苏高考关于三角函数的命题有如下几个特点:
【考察的题型与分值】 三角函数的试题一般是一到两个小题和一个解答题,属常规题型,三角函数解答题,大都处在解答题第一题位置,三角部分的分值平均在24分左右.
【考察的难易程度】 三角函数解答题一般都为基础题、中档题,试题难度不大,且易出现课本中习题与例题的变式与组合.
【考察的热点】 其一是三角函数的图象和性质;其二是通过三角恒等变换进行化简求值;其三是利用正弦定理、余弦定理解决有关度量问题.
1.2复习策略
策略一、明确考点要求及其注意点
1.在已知一个角的某个三角函数值,求这个角的其他三角函数值时,要注意题设中角的范围,并对不同的象限分别求出相应的值,在应用诱导公式进行三角式的化简、求值时,应注意公式中符号的选取.
例1 已知α∈(0,π),sinα+cosα=713求tanα的值.
解:据已知sinα+cosα=713(1),有2sinαcosα=-120169<0,又由于α∈(0,π),故有sinα>0,cosα<0,从而sinα-cosα>0,即sinα-cosα=1-2sinαcosα=1713(2),联立(1)(2)可得sinα=1213,cosα=-513,可得tanα=-125.
2.要善于将三角函数式尽可能化为只含一个三角函数的“标准式”,或者换元后成为一个初等函数式(换元后注意定义域的确定),进而可求得某些复合三角函数的最值、最小正周期、单调性等,对函数式作恒等变形时需特别注意保持定义域的不变性,常见的有:
①y=asinx+bcosx型可化为y=a2+b2sin(x+φ);
②y=asin2x+bsinxcosx+ccos2x型可通过降次整理化为y=Asin2x+Bcos2x;
③y=asin2x+bcosx+c型可换元转化为二次函数;
④sinxcosx与sinx+cosx(或sinx-cosx)同时存在型可换元转化为二次函数.
3.研究三角函数的单调性要注意
(1)函数的单调性是在给定的区间上考虑的,只有属于同一单调区间的两个函数值才能由它的单调性来比较大小;
(2)形如y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数的单调区间,基本思路是把ωx+φ看成一个整体,由-π2+2kπ≤ωx+φ≤π2+2kπ(k∈Z)求得函数的增区间,由π2+2kπ≤ωx+φ≤3π2+2kπ(k∈Z)求得函数的减区间;形如y=Asin(-ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数,可先利用诱导公式把x的系数化为正数,得到y=-Asin(ωx-φ),再求单调区间.
例2 函数y=sin(-2x+π3)的递减区间是______________.
解:y=sin(-2x+π3)=-sin(2x-π3),求y=-sin(2x-π3)的单调减区间,也就是求
y=sin(2x-π3)的单调增区间,由2kπ-π2≤2x-π3≤2kπ+π2,得kπ-π12≤x≤kπ+5π12(k∈Z).故所求递减区间为[kπ-π12,kπ+5π12](k∈Z).
4.关于三角函数的对称性和周期性问题,其解题关键是:函数y=Asin(ωx+φ)与y=Acos(ωx+φ)的对称轴和最值对应,对称点和零点对应.
例3 如果函数y=sin2x+acos2x的图象关于直线x=-π8对称,那么a等于______________.
解:(法一)函数的解析式可化为y=a2+1sin(2x+φ),故|y|的最大值为a2+1,依题意,直线x=-π8是函数的对称轴,则它通过函数的最大值或最小值点即|sin(-π4)+acos(-π4)|=a2+1,解得a=-1.
(法二)若函数关于直线x=-π8是函数的对称则必有f(0)=f(-π4),代入即得a=-1.
5.要能熟练进行图象间的变换.
例4 要得到函数y=sin(2x-π3)的图象,只需将函数y=sin12x的图象如何变化?
解:由y=sin12x变形为y=sin(2x-π3)常见有两种变换方式,一种先进行周期变换,即将y=sin12x的图象上各点的纵坐标不变,横坐标变为原来的14倍得到函数y=sin2x的图象,再将函数y=sin2x的图象纵坐标不变,横坐标向右平移π6单位,即得y=sin(2x-π3)的图像;或者先进行相位变换,即将y=sin12x的图象上各点的纵坐标不变,横坐标向右平移2π3个单位,得到函数y=sin12(x-2π3)=sin(12x-π3)的图象,再将其横坐标变为原来的14倍即得函数y=sin(2x-π3)的图象.
6.熟悉公式的记忆和运用.
(1)诱导公式:奇变偶不变,符号看象限;
(2)两角和差的正弦、余弦、正切公式的正面运用和逆用;
(3)倍角公式以及变形,体会降幂的意图;
【提醒】 一些常见的变形技巧:(1)化切为弦;(2)遇公因式提取公因式;(3)凑角(不要盲目用一些公式展开,关键是看已知角和所求角有没有特殊关系,比如相差180°,90°等) 7.关注三角函数在三角形中的应用,结合平面几何的性质寻找边角关系,要特别重视正弦定理和余弦定理在解三角形中的计算,掌握三角形面积公式的多种计算方法.
例5 在△ABC中,B=30°,AB=23,AC=2,求△ABC的面积.
解:根据正弦定理知:ABsinC=ACsinB即23sinC=2sin30°得sinC=32,由于ABsin30°
我们学生普遍存在以下两个现象:一是模仿解题,缺少自己决定解题策略的习惯;二是喜欢看解题过程,不愿动笔,长此以往,“宰熟没问题,杀生缺办法”,即遇到熟悉的问题尚能应付,碰到新颖、陌生的题目便束手无策.
以2012年江苏高考第11题为例,题目是:设α为锐角,若cos(α+π6)=45,则sin(2α+π12)的值为______________.很多考生根据经验,觉得应该用二倍角公式,但2α+π12又不是α+π6的两倍,已有的经验用不上了,一筹莫展,只能“放弃投降”了.
解题活动长话短说,就是九个字:“有什么?做什么?怎么做?”,对于本题,“做什么?”十分清楚,那有什么呢?①α为锐角;②cos(α+π6)=45,由此我们还能知道什么呢?由cos(α+π6)=45能解出sinα,cosα;由cos(α+π6)=45也可解出sin(α+π6)=35.到底怎么求sin(2α+π12)呢?方法一:求出sin2α,cos2α,再计算sin(2α+π12);方法二:寻找2α+π12与α+π6的关系,2α+π12虽然不是α+π6的两倍,但它们不是一点关系也没有,比如按下面线路:α+π6×22α+π3-π/42α+π12就能方便地求出结果.另外我们还可用换元法进行一般性处理:令α+π6=β,则α=β-π6,则2α+π12=2β-π4.
由此可见,学会分析、思考,才能以不变应万变,才能在高考中立于不败之地.
二、平面向量
平面向量的核心思想是数形结合,把几何意义用简洁的向量形式表示出来,用向量的运算去进行几何性质的推断;反过来,要会从向量的形式去解读出几何意义.江苏高考的重点在于有关向量的概念和运算的考查,注重向量的代数运算和几何运算的选取,适当地与平面几何和解析几何的知识相结合,解决一些简单的几何问题.
2.1复习建议
1.透彻理解向量的概念.向量概念的两大要素“方向和长度”,使向量既有“形”又有“数”的特征,既联系几何又联系代数,是高中数学重要的知识网络交汇点,是数形结合的重要载体,要抱着这样的观点去复习向量知识,解决向量问题.
例6 已知向量OB=(2,0),OC=(0,2),CA=(3cosA,3sinA),则OA与OB夹角的范围是______________.
【解析】 如图,点A的轨迹为以点C为圆心,3为半径的圆,过圆点作圆的两条切
线OA1, OA2 , ∠COA1=60°,则此两条切线的倾斜角分别为30°, 150°,故答案为 [π6,5π6].
2.向量的数量积运算是平面向量的重要内容,它与实数之间积的运算既有区别又联系,要辨别清楚;向量的数量积运算是采取几何运算公式还是坐标运算公式,要甄别清楚,两个公式同时运用,又可构造出一个等式;要会灵活应用向量的数量积公式求向量的模和两点间的距离.
例7 (1)设向量a=(cos71°,sin71°),b=(cos20°,sin20°),试分别运用平面向量的数量积
公式a·b=|a||b|cosθ和a·b=x1x2+y1y2写出a·b=0的两种形式的结果以及你得到的一个等式;
(2)利用(1)的想法,试借助单位圆和平面向量知识证明两角差的余弦公式:
cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.(取0<β<α<π)
解:(1)因为a=(cos71°,sin71°),b=(cos20°,sin20°),
所以a·b=|a||b|cosθ=1×1×cos(71°-20°)=cos(71°-20°);
a·b=x1x2+y1y2=cos71°cos20°+sin71°sin20°.
于是cos(71°-20°)=cos71°cos20°+sin71°sin20°.
(2)在直角坐标系xOy中,以x轴正半轴为始边分别作角α,β,
其终边分别与单位圆交于P1(cosα,sinα),P2(cosβ,sinβ),
则∠P1OP2=α-β.
设向量a=OP1=(cosα,sinα),b=OP2=(cosβ,sinβ),
则a·b=|a||b|cos(α-β)=cos(α-β),
另一方面,由向量数量积的坐标表示,有a·b=cosαcosβ+sinαsinβ,
所以cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.
3.熟练掌握解决向量问题的三大“利器”:坐标系、平面向量基本定理、数量积公式.2012年江苏高考的第9题就很好地诠释了这个观点.题目是这样的:如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若AB·AF=2,则AE·BF的值是______________.
【分析】 根据要求:求AE·BF,故而直接用数量积公式处理.
解:由AB·AF=2,得AB·AF=|AB||AF|cos∠FAB=2,
所以DF=|AF|cos∠FAB=1,所以CF=2-1,
记AE和BF之间的夹角为θ,∠AEB=α,∠FBC=β,则θ=α+β
所以AE·BF=|AE||BF|cos(α+β)=3×7-32×cos(α+β)
=3×7-32×(cosαcosβ-sinαsinβ)
=3×7-32×(13×27-32-23×2-17-32)=2.
4.要把平面几何的性质、定理迁移到平面向量来,使得平面向量的几何推导成为可能.如:
例8 O是平面上一定点,A,B,C是平面上不共线的三个点,动点P满足
OP=OA+λ(AB|AB|+AC|AC|),λ∈[0,+∞),则P的轨迹一定通过△ABC的 心.
【解析】 因为AB|AB|、AC|AC|分别为AB、AC方向上的单位向量,所以AB|AB|+AC|AC|为∠BAC的角平分线方向上的向量,故答案为内心.
三角函数和平面向量作为高中数学的两个重要分支,虽然内容繁杂,但只要我们用心复习,把基础知识和基本技能练扎实,学会独立思考、分析、总结,2013年高考一定会马到成功.
(作者:夏志勇,海安县曲塘中学)