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三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)解析:由sinθ cosθ=,θ(0,π),则cotθ=________。

三角函数是高中数学的重要内容,它蕴含着丰富的数学思想方法。灵活地借助数学思想方法解题,往往可以避免复杂的运算,优化解题过程,降低解题难度。本文能过实例介绍几种常用的数学思想方法。

一. 方程的思想

例1. 已知sinθ cosθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(1)

,θ

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(2)

(0,π),则cotθ=________。

解析:由sinθ cosθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(3)

平方得

sinθcosθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(4)

又θ

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(5)

(0,π),

所以sinθ>0,cosθ<0,

且sinθ>

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(6)

将sinθ,cosθ看作是方程

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(7)

的两根。

所以sinθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(8)

,cosθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(9)

从而cotθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(10)

,应填

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(11)

二. 函数的思想

例2. 已知x,y ∈[

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(12)

],且x3 sinx-2a=0①,4y3 sinycosy a=0②,求cos(x 2y)的值。

解析:设f(u)=u3 sinu。

由①式得f(x)=2a,由②式得

f(2y)=-2a。

因为f(u)在区间[

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(13)

]上是单调奇函数,

所以f(x)=-f(2y)=f(-2y)。

又所因x -2y∈[

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(14)

],

所以x=-2y,即x 2y=0。

所以cos(x 2y)=1。

三. 数形结合的思想

例3. 函数f(x)=sinx 2

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(15)

,x∈[0,2π]的图象与直线y=k有且仅有两个不同的交点,则k的取值范围是______。

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(16)

解析:f(x)=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(17)

函数f(x)=sinx 2

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(18)

,x∈[0,2π]的图象(如图1)与直线y=k有且仅有两个不同的交点,则1<k<3。

四. 化归的思想

例4. 设α为第四象限的角,若

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(19)

,则tan2α=_________。

解析:因为

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=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(21)

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(22)

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(23)

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(24)

所以,tan2

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(25)

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(26)

又因为

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(27)

为第四象限的角,

所以tan

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(28)

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(29)

从而求得tan2

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(30)

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(31)

五. 分类讨论的思想

例5. 若△ABC的三内角满足sinA=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(32)

①,问此三角形是否可能为直角三角形?

解析:假设△ABC可以为直角三角形。

(1)若B=90°,则A=90°-C,代入①中,得

sin(90°-C)=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(33)

所以cos2C=1 sinC,1-sin2C=1 sinC,

所以sinC=1,即C=90°。这是不可能的,所以B≠90°。

(2)同理,C≠90°。

(3)若A=90°。

①式右边=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(34)

①式左边=sinA=sin90°=1。

所以此三角形可为直角三角形,此时A=90°。

六. 换元的方法

例6. 已知sin3θ cos3θ=1,求sinθ cosθ的值。

解析:因为sin3θ cos3θ

=(sinθ cosθ)(sin2θ cos2θ-sinθcosθ)

=(sinθ cosθ)(1-sinθcosθ)

所以(sinθ cosθ)(1-sinθcosθ)=1。

设sinθ cosθ=x(

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),

则sinθcosθ=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(36)

所以x

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即x3-3x 2=0,(x-1)2(x 2)=0。

因为

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所以x-1=0,得x=1。

所以sinθ cosθ=1。

七. 整体的方法

例7. 证明cos

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(39)

证明:

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(40)

b=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(41)

则ab=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(42)

=

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=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(44)

因为b≠0,

所以a=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(45)

。即原式得证。

八. 类比联想的方法

例8. 已知λ为非零常数,x∈R,且f(x λ)=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(46)

。问f(x)是否是周期函数?若是,求出它的一个周期;若不是,请说明理由。

分析:由于探索的是周期函数的问题,容易联想到三角函数。又f(x λ)=

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的结构的形式极易与tan(x

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(48)

)=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(49)

进行类比,故可把tanx看成是f(x)的一个原型实例,且题中的λ相当于实例中的

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(50)

。由于周期函数tanx的周期T=4·

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(51)

,故可猜想f(x)也为周期函数,且周期为4λ。

解:f(x 2λ)=f[(x λ) λ]

=

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(52)

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(53)

则f(x 4

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(54)

)=f[(x 2

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) 2

三角函数最值的数学方法(三角函数中的数学思想方法)(56)

]

=

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所以f(x)是周期函数,且4

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是它的一个周期

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