最新高中数学必修四三角函数向量知识点概要优秀名师资料.doc
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1、高中数学必修四三角函数向量知识点概要数学必修四知识点梳理 第一章 三角函数、三角恒等变换 一、角的概念的推广 ?任意角的概念 角可以看成平面内一条射线绕着端点从一个位置转到另一个位置所成的图形。 ?正角、负角、零角 按逆时针方向旋转成的角叫做正角, 按顺时针方向旋转所成的角叫做负角, 一条射线没有作任何旋转所成的叫做零角。 可见,正确理解正角、负角和零角的概、关键是看射线旋转的方向是逆时针、顺时针还是没有转动。 ?象限角、轴线角 当角的顶点与坐标原点重合,角的始边与x轴的非负半轴重合时,那么角的终边在第几象限(终边的端点除外),就说这个角是第几象限角。 当角的顶点与坐标原点重合,角的始边与x轴
2、的非负半轴重合时,终边落在坐标轴上的角叫做轴线角。 ?终边相同角 , 所有与角终边相同的角,连同角在内,可构成集合S=|=+k360?,k?Z,即任一与角终边相同的角,都可以表示成角与整数个周角的和。 二、弧度制 ?角度定义制 1 规定周角的为一度的角,记做1?, 360这种用度作为单位来度量角的单位制叫做角度制,角度制为60进制。 ?弧度制定义 1、长度等于半径的弧度所对的圆心角叫做1弧度的角。用弧度作为单位来度量角的单位制叫做弧度制。1弧度记做1rad。 2、根据圆心角定理,对于任意一个圆心角,它所对的弧长与半径的比与半径的大小无关,而是一个仅与角有关的常数,故可以取为度量标准。 ?弧度数
3、 一般地,正角的弧度数是一个正数,负角的弧度数是一个负数,零角的弧度数是0.如果l|,半径为r的圆的圆心角所对的弧的长为l,那么,角的弧度数的绝对值是。 r 的正负由角的终边的旋转方向决定,逆时针方向为正,顺时针方向为负。 三、任意角的三角函数 ?任意角的三角函数的定义 设是一个任意大小的角,的终边上任意点P的坐标是(x,y),它与原点的距离r22rxy,,,0(),那么 - 1 - yysin, 1、比值叫做的正弦,记做,即。 sin,rrxx 2、比值叫做的余弦,记做,即。 cos,cos,rryytan, 3、比值叫做的正切,记做,即。 tan,xxrxxcot, 另外,我们把比值叫做的
4、余切,记做,即;把比值叫做的正割,cot,xyyrrr记做,即;把比值叫做的余割,记做,即。 sec,sec,csc,csc,xyy对于一个确定的角,上述的比值是唯一确定的,它们都可以看成从一个角的集合到一个比值的集合的映射,是以角为自变量,以比值为函数值的函数,我们把它们统称为三角函数。 ?诱导公式一 终边相同角的同一个三角函数的值相等。 , sin(2)sin,,,k, cos(2)cos,,,k,以上k?Z。 tan(2)tan,,,k利用此公式,可以把球求任意角的三角函数值化为求0到2角的三角函数值。 ?正弦线、余弦线、正切线 y 1、如图所示,设任意角的终边与单位圆交于点P(x,y)
5、,那么 yyP sin,y , r1xxo cos,x 。 M x r1过点P(x,y)作PM?x轴于M,我们把线段MP,OM都看做规定 了方向的有向线段:当MP的方向与y轴的正方向一致时,MP是正的;当MP的方向与y轴的负方向一致时,MP是负的。因此,有向线段MP的符号与点P纵坐标的符号总是一致的,且|MP|=|y|,即总有MP=y。同理也有OM=x成立。从而,sin,yMPcos,xOM。我们把单位圆中规定了方向的线段MP,OM分别叫做角的正弦线、余弦线。 2、如图所示,过A(1,0)作x轴的垂线,交的终边OP的 y 延长线(当为第一、四象限角时)或这条终边的反向延 长线(当为第二、三象限
6、角时)于点T,借助于有向线 P T yATtan,AT段OA,AT,我们有。于是,我们 A xOAO M x 把规定了方向的线段AT叫做的正切线。 特别地,当的终边在x轴上时,点A与点T重合, - 2 - tan0,AT;当的终边落在y轴上时,OP与垂线平行,正切线不存在。 四、同角三角函数的基本关系 ?同角三角函数的基本关系 根据三角函数的定义,可以推导出同角三角函数间的基本关系。 xyy 由三角函数定义有,。 sin,cos,tan,rrx222yxxyr,222222 ?,即。 sincos()()1,sincos1,,,,,,,22rrrr,sin, ?当时,即同一个角的正弦、,,,k
7、kZ(),,,tan(,)kkZ,2cos2,余弦的平方和等于1,商等于角的正切(其中,,,kkZ,)。 ,222?关于公式的深化 sincos1,,,2,1sinsincos,; 1sinsincos,,1sinsincos,,,,221sin8sin4cos4,如:; 1sin8sin4cos4sin4cos4,,,,五、正弦、余弦的诱导公式 ?0?360?之间角的划分 对于任何一个0?到360?的角,以下四种情形有且仅有一种成立: , 0,90),180 90,180), ,180 180,270),,360 270,360),?诱导公式二 ,。 sin()sin,,,cos()cos,
8、,,tan()tan,,,?诱导公式三 ,。 sin()sin,cos()cos,tan()tan,?诱导公式四 sin()sin,,cos()cos,,tan()tan,。 , 以上几个诱导公式可以叙述为 :对于,,,kkZ2(),则,的三角函数,等于的同名函数值,前面加上一个把看成锐角时原三角函数值的符号。 也可以简单地说成“函数名不变,符号看象限”。 ?诱导公式五 - 3 - , ,。 sincoscossin,22,?诱导公式六 , ,。 sincoscossin,,,,22, 可以概括为:的正弦(余弦)函数值,分别等于的余弦(正弦)函数值,前面加,2上一个把看成锐角时原函数值的符号。
9、 也可以简单地说成“函数名改变,符号看象限”。 六、两角和与差的正弦、余弦、正切 ?两角和的正弦、余弦、正切 , sinsincoscossin,,,,,,coscoscossinsin,,,, ,tantan,, 。 tan,,,1tantan,?两角差的正弦、余弦、正切 sinsincoscossin, , ,coscoscossinsin,, , ,tantan, 。 tan,,1tantan,, 此处公式较多,可熟记两角和的三个公式,两角的差可以看做,进行,,,(),推导。 ?积化和差公式 1,,,sincossin()sin() , 21,,,cossinsin()sin() , 2
10、1,,,coscoscos()cos() , 21,,,sinsincos()cos() 。 2?和差化积公式 ,,,sinsin2sincos,, , 22- 4 - ,,, , sinsin2cossin,22,,, , coscos2coscos,,22,,, 。 coscos2sinsin,22七、二倍角的正弦、余弦、正切 ?二倍角的正弦、余弦、正切 , sin22sincos,2222 , cos2cossin2cos112sin,sin22tan, ,。 tan2,2cos2,1tan,?公式的逆向变换及相关变形 222 , 1sin2sincoscos(sincos),,,221
11、cos2cos,1cos2sin,, , ,221122,,, ,。 cos(1cos2)sin(1cos2)22?半角公式 ,1cos,sin, , 22,1cos,cos, , 22,1cos,tan, 。 21cos,,八、正弦函数、余弦函数的图像和性质 ?正弦函数、余弦函数图像的画法 1、几何法 利用单位圆中的正弦线作出正弦函数图像。 2、五点法 观察正弦函数的图像,可以看出,下面五个点在确定正弦函数的形状时有重要作用: ,3,1,1, (0,0),(),(,0),(),(2,0)。 22这五点描出后,正弦函数y=sinx,x?0,2图像形状就基本确定了。 ,3,0,0,1,2,1 同
12、样,(0,1),(),(),(),()这五个点描出后,余弦函数22- 5 - y=cosx,x?0,2的图像形状就基本确定了。 用光滑曲线将五个点连接起来,再将这段曲线向左、向右平移,每次平移2个单位,就得到了y=sinx,y=cosx,x?R的图像。 3、正弦曲线、余弦曲线 我们把正弦函数y=sinx,x?R和余弦函数y=cosx,x?R的图像分别叫做正弦曲线和余弦曲线。 ?定义域、值域 函数 定义域 值域 (-?,+?) -1,1 y=sinx (-?,+?) -1,1 y=cosx ?周期性 1、一般地,对于函数f(x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,都有f(x
13、+T)=f(x)。那么函数f(x)就叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期。 2、对于一个周期函数f(x),如果在它的所有周期中存在一个最小的正整数,那么这个最小的正整数就叫做f(x)的最小正周期。、 3、因为,对于任意整数k,2k都是sin(2)sinxkx,,cos(2)cos()xkxkZ,,正弦函数和余弦函数的周期,其中2是它们的最小正周期。 R),其中c为常数,其周期T可以是 4、周期函数不见得总有最小正周期,如f(x)=c(x?任意实数。周期函数的周期不唯一,若T是f(x)的周期,则kT(k?Z)也在定义域内,因此周期函数的定义域一定是无限集。 ?奇偶性 、奇函数、偶函数的定义
14、 1对于函数f(x)的定义域内的任意一个x,都有f(-x)=-f(x),则称f(x)为这一定义域内的奇函数;如果对于函数f(x)的定义域内的任意一个x,则称f(x)为这一定义域内的偶函数。 2、由诱导公式可知,sin()sin(),xxxRcos()cos(),xxxR,故y=sinx(x?R)是奇函数,y=cosx(x?R)是偶函数。 tan()tan(),xxxR3、奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称。 ?单调性 ,yxxRkkkZ,,,sin(),2,2() 1、对于函数是它的增区间,,22,3,,2,2()kkkZ是它的减区间。 ,222、对于函数yxxRkkkZ,co
15、s(),2,2(),是它的增区间,2,2()kkkZ,,,是它的减区间。 yAx,,sin(),九、函数的图像 ?A对y=Asinx的图像的影响 - 6 - 要得到函数y=Asinx(A0,A?1)的图像,可以看做把y=sinx的图像上所有点的纵坐标伸长(当A1时)或缩短(当0A0,A?1,x?R)的值域是-A,A,最大值为A,最小值是-A。 特别地,推广到一般的情形,函数y=A?f(x)(A0,A?1)的图像,也可以看做y=f(x)的图像上各点保持横坐标不变,而纵坐标变为原来的A倍得到的。容易发现,A不会改变函数的周期,即y=f(x)若为周期函数且周期是T,则y=A?f(x)(A0,A?1)
16、的周期也。 是T?对y=sinx的图像的影响 函数y=sin(0,?1)的图像,可以看做把y=sinx的图像上所有的横坐标缩短(当11时)或伸长(当00,?1,x?R)的值域是-1,1,但其周期由y=sin的周期2改变为,,1即y=sin(0,?1)得周期是2的倍。 ,推广到一般的情形,将函数y=f(x)的图像上各点纵坐标保持不变,而横坐标伸长(当011时)为原来的倍,即可得到函数y=f(x)(0,?1),T的图像;若y=f(x)是周期函数且周期为T,则y=f(x)的周期为。 ,?对y=sin(x+)的图像的影响 ,函数y=sin(x+)的图像(其中?0),可以看做把y=sinx的图像上所有的
17、点向左(当0),或向右(当0时)或向右(当,0时)或向右(当1)或伸长(01)或缩短(0A0,0),x?0,+?时,它可以表示一个振动,则A表示振动过程中离开平衡位置的最大距离,又叫振幅;往复振动一次所需的时间叫做振动的周期,21f,x,,(T),T=;单位时间内振动的次数为频率f, ;叫做相位,x=0,T2,时,相位叫做初相。 十、正切函数的图像和性质 - 7 - ?正切函数的图像 ,sin(x,),sinx 1、根据,,其中x?R,且,x,kx,,k,Ztan(x,),tanx2,cos(x,),cosx推出正切函数的周期为。 sinx,tanx, 2、根据,要使tanx有意义,必须使co
18、sx?0,即,故正x,kx,,k,Zcosx2,切函数的定义域为,。 x|x,R且x,k,,k,Z,2, 3、根据正切函数的第定义域和周期,我们取的图像,而后向左、右扩展,x,(,)22,得的图像,而后向左、右扩展,得且y,tanx,x,(,)y,tanx,x,R22,x,kx,,k,Z的图像,如图,并把他叫做正切曲线。 2?正切函数的性质 , 1、定义域:。 x|x,Rx,k,,k,Z且,2,2、值域:R,函数无最大值、最小值。 3、周期: 4、奇偶性:奇函数 ,(,,k,k,),k,Z 5、单调性:在每一开区间内均为增函数。必须注意两个问题: 22,y,tanx,x,(k,k,),(k,Z
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