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三角函数中角的拆分与整合

时间:2020-12-04 11:28:05      阅读:5      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:数学   time   初中   反思   二次   问题   cos   答案   活性   

前言

三角函数中角的拆分与整合,是个技术活;

为何拆+整

在求解三角函数问题时,常常需要对题目中给定的角进行拆分与整合,如果不做拆分和整合工作,也许能做出问题的答案,但是有些问题会非常麻烦,还有角的拆分和整合技巧,也能体现我们的数学素养的高低和思维的灵活性,尤其在充分恰当的利用已知条件上,体现的淋漓尽致;

已知 \(\sin(\alpha-\cfrac{\pi}{3})=\cfrac{15}{17}\)\(\alpha\in(\cfrac{\pi}{2}, \cfrac{5\pi}{6})\), 则 \(\sin\alpha\) 的值为 【\(\quad\)

$A.\cfrac{8}{17}$ $B.\cfrac{15 \sqrt{3}+8}{34}$ $C.\cfrac{15-8 \sqrt{3}}{34}$ $D.\cfrac{15+8 \sqrt{3}}{34}$

法1:不做拆分与整合工作的解法;

\(\sin(\alpha-\cfrac{\pi}{3})=\cfrac{15}{17}\)打开整理,即\(\cfrac{1}{2}\sin\alpha-\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cos\alpha=\cfrac{15}{17}\)

则联立平方关系,得到\(\left\{\begin{array}{l}{\cfrac{1}{2}\sin\alpha-\cfrac{\sqrt{3}}{2}\cos\alpha=\cfrac{15}{17}}\\{\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1}\end{array}\right.\)

接下来,转化为关于\(\sin\alpha\)的二次方程求解即可,思路很清晰,但是运算确实比较难;我算到一半就放弃了;

法2: 采用拆分与整合工作的解法;

因为 \(\alpha\in(\cfrac{\pi}{2}, \cfrac{5\pi}{6})\),所以 \(\alpha-\cfrac{\pi}{3} \in(\cfrac{\pi}{6}, \cfrac{\pi}{2})\) 是锐角,\(\cos(\alpha-\cfrac{\pi}{3})>0\)

\(\cos(\alpha-\cfrac{\pi}{3})=\sqrt{1-(\cfrac{15}{17})^{2}}=\cfrac{8}{17}\)

所以 \(\sin\alpha=\sin\left[(\alpha-\cfrac{\pi}{3})+\cfrac{\pi}{3}\right]\)将待求角拆分为已知角和特殊角之和,能有效的利用已知条件和已知数据,降低运算和思维的难度。\(\quad\).

\(=\sin(\alpha-\cfrac{\pi}{3})\cos\cfrac{\pi}{3}+\cos(\alpha-\cfrac{\pi}{3})\sin \cfrac{\pi}{3}\)

\(=\cfrac{15}{17}\times \cfrac{1}{2}+\cfrac{8}{17}\times\cfrac{\sqrt{3}}{2}=\cfrac{15+8\sqrt{3}}{34}\), 故选 \(D\).

反思总结:

何时拆+整

  • 三角函数化简时需要用到拆分与整合;

  • 三角函数求值时需要用到拆分与整合;

  • 三角函数证明时需要用到拆分与整合;

常见情形

  • 常见的角的拆分:将非特殊角尽可能拆分为含有特殊角的部分;

\(47^{\circ}=17^{\circ}+30^{\circ}\)\(8^{\circ}=15^{\circ}-7^{\circ}\)

  • 常见的互余+互补+倍角+半角, 力求掌握常见的配角技巧;

初中我们需要掌握\(\cfrac{\pi}{3}+\cfrac{\pi}{6}=\cfrac{\pi}{2}\)\(\cfrac{\pi}{3}+\cfrac{2\pi}{3}=\pi\)

\((\cfrac{\pi}{4}+\theta)+(\cfrac{\pi}{4}-\theta)=\cfrac{\pi}{2}\)\((\cfrac{\pi}{3}+\theta)+(\cfrac{\pi}{6}-\theta)=\cfrac{\pi}{2}\)

\(2x\pm\cfrac{\pi}{2}=2(x\pm\cfrac{\pi}{4})\)\(2\alpha\pm\cfrac{\pi}{3}=2(\alpha\pm\cfrac{\pi}{6})\)

\((75^{\circ}+\theta)+(15^{\circ}-\theta)=90^{\circ}\)

\(2\alpha=(\alpha+\beta)+(\alpha-\beta)\)\(2\beta=(\alpha+\beta)-(\alpha-\beta)\)

\(3\alpha-\beta=2(\alpha-\beta)+(\alpha-\beta)\)\(3\alpha+\beta=2(\alpha+\beta)+(\alpha-\beta)\)

\(\alpha=(\alpha+\beta)-\beta\)\(\beta=\alpha-(\alpha-\beta)\)

\(\alpha=\cfrac{\alpha+\beta}{2}+\cfrac{\alpha-\beta}{2}\)\(\beta=\cfrac{\alpha+\beta}{2}-\cfrac{\alpha-\beta}{2}\)

\(\alpha=(\alpha+\beta)-\beta\)\((\cfrac{\pi}{6}-\alpha)+(\cfrac{\pi}{3}+\alpha)=\cfrac{\pi}{2}\)\((\cfrac{\pi}{4}-\alpha)+(\cfrac{\pi}{4}+\alpha)=\cfrac{\pi}{2}\)

\((\cfrac{\pi}{3}-\alpha)+(\cfrac{2\pi}{3}+\alpha)=\pi\)\((\cfrac{\pi}{4}-\alpha)+(\cfrac{3\pi}{4}+\alpha)=\pi\)

\(\theta+\cfrac{\pi}{6}=(\theta-\cfrac{\pi}{6})+\cfrac{\pi}{3}\)\(\theta-\cfrac{\pi}{6}=(\theta+\cfrac{\pi}{6})-\cfrac{\pi}{3}\)

技巧引申

其实在三角函数中,有关函数的拆分与整合,也是我们需要注意积累的;比如以下:

\(1+sin\theta+cos\theta=(1+cos\theta)+sin\theta=2cos^2\cfrac{\theta}{2}+2sin\cfrac{\theta}{2}cos\cfrac{\theta}{2}\)

\(1+sin\theta-cos\theta=(1-cos\theta)+sin\theta=2sin^2\cfrac{\theta}{2}+2sin\cfrac{\theta}{2}cos\cfrac{\theta}{2}\)

三角函数中角的拆分与整合

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原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/14059339.html

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