在定义处命题

时间:2022-09-19 04:05:58

三角函数又称圆函数(circular function),因为三角函数的研究曾经长期在圆内进行,“圆函数”由此而得名.因此以单位圆为背景,从三角函数的定义入手,设计三角函数的相关试题成了考查的一个新热点.此类试题,设计背景“原生态”,关注三角函数的本质问题,注重考查“过程与方法”,深刻体现了课标课程对高考试题的命制要求.

例1如图1,A是单位圆与x轴正半轴的交点,点B (p,q),P(m,n)在单位圆上,∠AOP =,∠AOB=2.

(1)当为何值时,m+n取得最大值,最大值是多少?

(2)求函数f ()=p+am的最小值g(a).

讲解(1)由已知得m=cos,n=sin,所以m+n=sin+cos= sin ,则m+n的最大值为,此时=.

(2)由已知得p=cos2,m=cos,所以f()=p+am=cos2+acos=2cos2+acos1=221.

又因为1≤cos≤1,所以当≤1,即a≥4时,[f ()]min=1+a;当1

点评本题从三角函数定义入手设计问题,主要涉及了单位圆、三角函数定义以及辅助角公式等知识点,属于容易题,题目的设计简洁干练,主要考查了同学们对数学基础知识的掌握程度,深入考查了同学们对三角函数本质的认识.

例2如图2,已知点A(2,0),B(1,0),点D,E同时从点B出发沿单位圆O逆时针运动,且点E的角速度是点D的角速度的2倍. 设∠BOD=,0≤

(1)当∠BOD=时,求四边形ODAE的面积;

(2)将D,E两点间的距离用f ()表示,并求f ()的单调区间.

讲解(1)当∠BOD=时,∠BOE=,由三角函数的定义,可知D,,E,,所以SODAE=SOAESOAD== .

(2)因为点D,E同时从点B出发沿单位圆O逆时针运动,且点E的角速度是点D的角速度的2倍,所以∠BOE = 2∠BOD,即∠BOD = ,∠BOE = 2,0≤

由0≤≤,得0≤≤,所以f ()的单调递增区间是[0,];由

点评本题涉及了单位圆、三角函数定义、两角和公式、倍角公式以及三角函数的单调性等知识点.尤显新意的是,题目中涉及了物理中的角速度的概念,体现了知识的跨学科交汇,彰显数学广泛应用.

例3如图3,A,B分别是单位圆与x轴, y 轴正半轴的交点,点P在单位圆上,∠AOP=(0

(1)求・+S的最大值;

(2)若CB∥OP,求sin的值.

讲解(1)由已知得点A,B,P的坐标分别为(1,0),(0,1),(cos,sin). 因为=+=(1,0)+(cos,sin),所以・=1+cos.

又因为平行四边形OAQP的面积S=・sin=sin,所以・+S=1+cos+sin=・sin+1. 又因为0

(2)由题意知=(2,1),=(cos,sin),因为CB∥OP,所以tan= . 又因为0

点评本题以三角函数的定义为试题设计的入手点,对平面向量与三角函数进行了交汇考查,考查了推理论证能力、运算求解能力、应用意识以及创新意识;考查数形结合思想、化归与转化思想.

例4如图4,在平面直角坐标系xOy中,以Ox轴为始边做两个锐角,,且,的终边依次与单位圆O相交于M,N两点,己知M,N的横坐标分别为和.

(1)求+的值;

(2)在ABC中,A=,B=,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若 m=(a+1,1),n=(b+,1),当m∥n时,求a,b,c的值.

讲解(1)由条件得cos= ,cos= ,又因为,都是锐角,所以sin= ,sin= ,所以cos(+)=coscos sinsin= = . 又因为0

(2)由(1)知C= ,所以 sinC= . 由= = ,得a=b=c,即a=b,c=b. 又因为m∥n,即ab=1,所以bb=1,所以b=1,所以a=,c=.

点评本题考查三角函数、平面向量、三角恒等变换和解三角形四个章节的重要内容,涉及了单位圆、三角函数定义、两角和的余弦定理、三角形内角和定理、正弦定理以及平面向量的共线等知识点,是一道全面考查基础知识和基本技能的好题.

由上面的几个例题,我们可以看出,在定义处命题,不仅体现了课程标准所倡导的“返璞归真,努力揭示数学概念、法则、结论的发展过程和本质”,而且能实现对数学学科知识多维度考查,因此从定义出发必将是试题设计的一个好的始点.

1.已知如图5,正三角形ABC内接于单位圆O, ∠xOA=,Pi(ai,0)(i=1,2,3),{an}是公差为1的等差数列.

(1)求・的值;

(2)求函数f()=(・)+(・)+(・)的单调递增区间.

2.定义:称平面内两条相交但不垂直的数轴构成的坐标系(两条数轴的原点重合且单位长度相同)为平面斜坐标系;在平面斜坐标系xOy中,若=xe1+ye2(其中e1,e2分别是x轴,y轴正方向上的单位向量,x,y∈R,O为坐标原点),则称有序实数对(x,y)为点P的斜坐标. 已知平面斜坐标系xOy中,∠xOy =120,Q(1,0),P为单位圆上任意一点,且∠QOP =.

(1)求点P在平面斜坐标系xOy中的斜坐标;

(2)若在平面斜坐标系xOy中,点M的斜坐标为(x,y),则称x+y为点M的“坐标和”,求点P的“坐标和”f ()的值域.

3. 如图1,A是单位圆与x轴正半轴的交点,B,P为单位圆上不同的点,且∠AOP=,∠AOB=2,0≤≤.

(1)当为何值时,∥?

(2)设向量+a的横坐标为f (),求f ()的最小值g(a).

4. (2010年高考四川卷) (1)①证明两角和的余弦公式C+:cos(+)=coscossinsin;②由C+推两角和的正弦公式S+:sin(+)=sincos+cossin.

(2)已知ABC的面积S=・=3,且cosB = ,求cosC的值.

1. (1)・=coscos+sinsin=cos= ;(2)(k∈Z).

2. (1);(2)[2,2].

3. (1);(2)同例1(2).

4.(1)略;(2).

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