高考数学(理数)一轮复习学案4.5《三角恒等变换》(含详解)
展开1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式
(1)sin(α±β)=____________________.
(2)cs(α±β)=____________________.
(3)tan(α±β)=____________________.
2.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin2α=______________.
(2)cs2α=___________=___________=___________.
(3)tan2α=____________________.
3.半角的正弦、余弦、正切公式
(1)sineq \f(α,2)=±eq \r(\f(1-csα,2)).
(2)cseq \f(α,2)=±eq \r(\f(1+csα,2)).
(3)taneq \f(α,2)=±eq \r(\f(1-csα,1+csα))=eq \f(sinα,1+csα)=eq \f(1-csα,sinα).
4.几个常用的变形公式
(1)升幂公式:1±sinα=____________________;
1+csα=____________________;1-csα=____________________.
(2)降幂公式:sin2α=____________________;cs2α=____________________.
(3)tanα±tanβ=______________________;
tanαtanβ=eq \f(tanα-tanβ,tan(α-β))-1=1-eq \f(tanα+tanβ,tan(α+β)).
(4)辅助角公式:asinα+bcsα=eq \r(a2+b2)sin(α+φ),其中csφ=____________________,sinφ=__________________,或tanφ=________________,φ角所在象限与点(a,b)所在象限________,φ角的终边经过点(a,b).
自查自纠:
1.(1)sinαcsβ±csαsinβ (2)csαcsβ∓sinαsinβ
(3)eq \f(tanα±tanβ,1∓tanαtanβ)
2.(1)2sinαcsα
(2)cs2α-sin2α 2cs2α-1 1-2sin2α (3)eq \f(2tanα,1-tan2α)
4.(1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin\f(α,2)±cs\f(α,2)))eq \s\up12(2) 2cs2eq \f(α,2) 2sin2eq \f(α,2)
(2)eq \f(1-cs2α,2) eq \f(1+cs2α,2)
(3)tan(α±β)(1∓tanαtanβ)
(4)eq \f(a,\r(a2+b2)) eq \f(b,\r(a2+b2)) eq \f(b,a) 相同
sin20°cs10°-cs160°sin10°=( )
A.-eq \f(\r(3),2) B.eq \f(\r(3),2) C.-eq \f(1,2) D.eq \f(1,2)
解:原式=sin20°cs10°+cs20°sin10°=sin30°=eq \f(1,2).故选D.
(eq \a\vs4\al(2018·全国卷Ⅲ))若sinα=eq \f(1,3),则cs2α=
( )
A.eq \f(8,9) B.eq \f(7,9) C.-eq \f(7,9) D.-eq \f(8,9)
解:cs2α=1-2sin2α=1-eq \f(2,9)=eq \f(7,9).故选B.
(eq \a\vs4\al(2017·全国卷Ⅲ))函数f(x)=eq \f(1,5)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))+cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6))) 的最大值为 ( )
A.eq \f(6,5) B.1 C.eq \f(3,5) D.eq \f(1,5)
解:f(x)=eq \f(1,5)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))+cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6)))
=eq \f(1,5)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sinx·\f(1,2)+csx·\f(\r(3),2)))+csx·eq \f(\r(3),2)+sinx·eq \f(1,2)
=eq \f(3,5)sinx+eq \f(3\r(3),5)csx=eq \f(3,5)·2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))
=eq \f(6,5)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),最大值为eq \f(6,5).故选A.
(eq \a\vs4\al(2017·江苏))若taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \f(1,6),则tanα=________.
解:tanα=taneq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))+\f(π,4)))=eq \f(tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))+tan\f(π,4),1-tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))tan\f(π,4))=eq \f(\f(1,6)+1,1-\f(1,6))=eq \f(7,5).故填eq \f(7,5).
(eq \a\vs4\al(东莞2018考前冲刺))化简cs2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))+sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))=________.
解:cs2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))+sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))=eq \f(1+cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,2))),2)+eq \f(1-cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2))),2)=eq \f(1,2)(1+sin2x+1+sin2x)=1+sin2x.故填1+sin2x.
类型一 非特殊角求值问题
(1)(eq \a\vs4\al(2017·山东))已知csx=eq \f(3,4),则 cs2x= ( )
A.-eq \f(1,4) B.eq \f(1,4) C.-eq \f(1,8) D.eq \f(1,8)
解:由csx=eq \f(3,4)得cs2x=2cs2x-1=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)))2-1=eq \f(1,8).故选D.
(2)(eq \a\vs4\al(教材复习参考题))sin50°(1+eq \r(3)tan10°)=________.
解:sin50°(1+eq \r(3)tan10°)
=sin50°eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\r(3)×\f(sin10°,cs10°)))
=sin50°×eq \f(cs10°+\r(3)sin10°,cs10°)
=sin50°×eq \f(2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)cs10°+\f(\r(3),2)sin10°)),cs10°)
=eq \f(2sin50°cs50°,cs10°)=eq \f(sin100°,cs10°)=eq \f(cs10°,cs10°)=1.故填1.
(3)(eq \a\vs4\al(福建漳州2017届八校联考))已知tanα=2(α∈(0,π)),则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,2)π+2α))=( )
A.eq \f(3,5) B.eq \f(4,5) C.-eq \f(3,5) D.-eq \f(4,5)
解:由tanα=2得sinα=2csα,sin2α+cs2α=1,得4cs2α+cs2α=1,cs2α=eq \f(1,5),cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,2)π+2α))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+2α))=-sin2α=-2sinαcsα=-4cs2α=-eq \f(4,5).故选D.
点 拨:
解决非特殊角求值问题的基本思路有:①化非特殊角为特殊角;②化为正负相消的项,消去后求值;③化分子、分母使之出现公约数,进行约分求值;④当有α,2α,3α,4α同时出现在一个式子中时,一般将α向2α,3α(或4α)向2α转化,再求关于2α式子的值.
(1)(eq \a\vs4\al(2016·四川))cs2eq \f(π,8)-sin2eq \f(π,8)=________.
解: 根据二倍角公式有cs2eq \f(π,8)-sin2eq \f(π,8)=cseq \f(π,4)=eq \f(\r(2),2).故填eq \f(\r(2),2).
(2)eq \f(\r(3)tan12°-3,sin12°(4cs212°-2))=________.
解:eq \f(\r(3)tan12°-3,sin12°(4cs212°-2))=eq \f(\r(3)(sin12°-\r(3)cs12°),2cs24°sin12°cs12°)=eq \f(2\r(3)sin(12°-60°),\f(1,2)sin48°)=-4eq \r(3).故填-4eq \r(3).
(3)tan70°+tan50°-eq \r(3)tan70°tan50°的值等于 ( )
A.eq \r(3) B.eq \f(\r(3),3) C.-eq \f(\r(3),3) D.-eq \r(3)
解:因为tan120°=eq \f(tan70°+tan50°,1-tan70°·tan50°)= -eq \r(3),
所以tan70°+tan50°-eq \r(3)tan70°·tan50°=-eq \r(3).故选D.
类型二 给值求值问题
(1)已知tanα=-2,tan(α+β)=eq \f(1,7),则tanβ的值为________.
解:tanβ=tan[(α+β)-α]=eq \f(tan(α+β)-tanα,1+tan(α+β)tanα)=eq \f(\f(1,7)+2,1-\f(2,7))=3.故填3.
(2)(eq \a\vs4\al(2018·全国卷Ⅱ))已知sinα+csβ=1,csα+sinβ=0,则sin(α+β)=__________.
解:因为sinα+csβ=1 ①,
csα+sinβ=0 ②,
所以①2+②2得2+2(sinαcsβ+csαsinβ)=1,
即2+2sin(α+β)=1,所以sin(α+β)=-eq \f(1,2).故填-eq \f(1,2).
(3)(eq \a\vs4\al(2018·全国卷Ⅱ))已知taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(5π,4)))=eq \f(1,5),则tanα=________.
解:taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(5π,4)))=eq \f(tanα-tan\f(5π,4),1+tanα·tan\f(5π,4))=eq \f(tanα-1,1+tanα)=eq \f(1,5),解得tanα=eq \f(3,2).故填eq \f(3,2).
点 拨:
应用三角恒等变换公式求值的三个变换:①变角,目的是沟通题设条件与结论中所涉及的角,其手法通常是“配凑”;②变名,通过变换函数名称达到减少函数种类的目的,其手法通常有“切化弦”“升幂与降幂”等;③变式,根据式子的结构特征进行变形,使其更贴近某个公式或某个期待的目标,其手法通常有:“常值代换”“逆用变换公式”“通分约分”“分解与组合”“配方与平方”等.
(1)(eq \a\vs4\al(2018·济南调研))已知sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,6)))-csα=eq \f(1,3),则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α-\f(π,3)))= ( )
A.-eq \f(5,18) B.eq \f(5,18) C.-eq \f(7,9) D.eq \f(7,9)
解:由sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,6)))-csα=eq \f(1,3),
得eq \f(\r(3),2)sinα+eq \f(1,2)csα-csα=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,6)))=eq \f(1,3),
得cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α-\f(π,3)))=1-2sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,6)))=1-eq \f(2,9)=eq \f(7,9).故选D.
(2)已知taneq \f(α,2)=3,则csα= ( )
A.eq \f(4,5) B.-eq \f(4,5) C.eq \f(4,15) D.-eq \f(3,5)
解:csα=cs2eq \f(α,2)-sin2eq \f(α,2)=eq \f(cs2\f(α,2)-sin2\f(α,2),cs2\f(α,2)+sin2\f(α,2))=eq \f(1-tan2\f(α,2),1+tan2\f(α,2))=eq \f(1-9,1+9)=-eq \f(4,5).故选B.
(3)已知csα=eq \f(1,3),cs(α+β)=-eq \f(1,3),且α,β∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),则cs(α-β)的值等于 ( )
A.-eq \f(1,2) B.eq \f(1,2) C.-eq \f(1,3) D.eq \f(23,27)
解:因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),2α∈(0,π),csα=eq \f(1,3),所以cs2α=2cs2α-1=-eq \f(7,9),sin2α=eq \r(1-cs22α)=eq \f(4\r(2),9).而α,β∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),所以α+β∈(0,π),所以 sin(α+β)=eq \r(1-cs2(α+β))=eq \f(2\r(2),3).所以cs(α-β)=cs[2α-(α+β)]=cs2αcs(α+β)+sin2αsin(α+β)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(7,9)))×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))+eq \f(4\r(2),9)×eq \f(2\r(2),3)=eq \f(23,27).故选D.
类型三 给值求角问题
(eq \a\vs4\al(福州外校2017届高三适应性考试))已知A,B均为钝角,sin2eq \f(A,2)+cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(A+\f(π,3)))=eq \f(5-\r(15),10),且 sinB=eq \f(\r(10),10),则A+B= ( )
A.eq \f(3π,4) B.eq \f(5π,4) C.eq \f(7π,4) D.eq \f(7π,6)
解:由题意知eq \f(1,2)(1-csA)+eq \f(1,2)csA-eq \f(\r(3),2)sinA=eq \f(1,2)-eq \f(\r(15),10),得sinA=eq \f(\r(5),5),sinB=eq \f(\r(10),10).
A,B均为钝角,π0,
那么,eq \f(3π,2)点 拨:
给值求角问题,可转化为“给值求值”问题,解得所求角的某一三角函数值,结合所求角的范围及函数的单调性可求得角.
(eq \a\vs4\al(2016·苏北四市调研))已知 eq \f(π,2)<α<π, -π<β<0,tanα=-eq \f(1,3),tanβ=-eq \f(1,7),则2α+β等于________.
解:tan2α=eq \f(2tanα,1-tan2α)=eq \f(2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3))),1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3)))2)=-eq \f(3,4),
tan(2α+β)=eq \f(tan2α+tanβ,1-tan2αtanβ)=eq \f(-\f(3,4)-\f(1,7),1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,4)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,7))))=-1.
因为eq \f(π,2)<α<π,-1
又-π<β<0,tanβ=-eq \f(1,7)<0,所以-eq \f(π,2)<β<0.②
由①②知,π<2α+β<2π.
又tan(2α+β)=-1,所以2α+β=eq \f(7π,4).故填eq \f(7π,4).
类型四 三角恒等变换与三角函数性质的综合应用
(eq \a\vs4\al(2018·北京))已知函数f(x)=sin2x+eq \r(3)sinxcsx.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),求m的最小值.
解:(1)f(x)=eq \f(1-cs2x,2)+eq \f(\r(3),2)sin2x
=eq \f(\r(3),2)sin2x-eq \f(1,2)cs2x+eq \f(1,2)
=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+eq \f(1,2),
所以f(x)的最小正周期为T=eq \f(2π,2)=π.
(2)由(1)知f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+eq \f(1,2).
因为x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m)),所以2x-eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(5π,6),2m-\f(π,6))).
要使得f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),
则需sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为1.
所以2m-eq \f(π,6)≥eq \f(π,2),即m≥eq \f(π,3).
所以m的最小值为eq \f(π,3).
点 拨:
化简时要注意特殊角的三角函数值记忆的准确性,及公式中符号的正负.
已知函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))sinx-eq \r(3)cs2x.
(1)求f(x)的最小正周期和最大值;
(2)讨论f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(2π,3)))上的单调性.
解:(1)f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))sinx-eq \r(3)cs2x
=csxsinx-eq \f(\r(3),2)(1+cs2x)
=eq \f(1,2)sin2x-eq \f(\r(3),2)cs2x-eq \f(\r(3),2)
=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))-eq \f(\r(3),2),
因此f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π,f(x)的最大值为1-eq \f(\r(3),2).
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(2π,3)))时,有0≤2x-eq \f(π,3)≤π,从而
当0≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(π,2)时,即eq \f(π,6)≤x≤eq \f(5π,12)时,f(x)单调递增;
当eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,3)≤π时,即eq \f(5π,12)≤x≤eq \f(2π,3)时,f(x)单调递减.
综上可知,f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(5π,12)))上单调递增,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,12),\f(2π,3)))上单调递减.
1.深层次领悟公式的功能、规律与内涵
对三角公式,知其结构特征仅是第一层面要求,重要的是要知晓公式的功能及揭示的规律与内涵.如1±sin2α=(sinα±csα)2有并项的功能,cs2α=cs2α-sin2α有升幂的功能,sin2α=2sinαcsα有将角由大化小的功能,两角和与差的正切公式,揭示的是同名不同角的正切函数的关系等.
2.余弦的差角公式是本节公式之源,掌握其证明过程以及和差倍半公式的推演方法是很有必要的.
3.三角恒等证明分有条件的恒等证明和无条件的恒等证明.对于有条件的恒等证明,需要注意的问题有二:一是仔细观察等式两边结构上的联系与差异,探寻消除差异(函数的差异、角的差异)的方法;二是充分利用条件,特别是将条件变形整理后使用.
4.熟知一些恒等变换的技巧
(1)公式的正用、逆用及变形用.
(2)熟悉角的拆拼技巧,理解倍角与半角是相对的,如2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β=(α-β)+β,eq \f(α,3)是eq \f(2α,3)的半角,eq \f(α,2)是eq \f(α,4)的倍角等.
(3)在三角函数运算、求值、证明中,有时需要将常数转化为三角函数值,尤其要重视常数“1”的各种变形,例如:1=taneq \f(π,4),1=sin2α+cs2α等.
(4)在进行三角函数化简、求值、恒等式证明时,常常采用切化弦、异名化同名、异角化同角、高次降低次的方法,达到由不统一转化到统一,消除差异的目的.
总之,三角恒等变换说到底就是“四变”,即变角、变名、变式、变幂.通过对角的分拆,达到使角相同;通过转换函数,达到同名(最好使式中只含一个函数名);通过对式子变形,达到化简(尽可能整式化、低次化、有理化);通过幂的升降,达到幂的统一.
1.(eq \a\vs4\al(2016·韶关1月调研))cs2165°-sin215°=
( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(\r(2),2) C.eq \f(\r(3),2) D.eq \f(\r(3),3)
解:cs2165°-sin215°=cs215°-sin215°=cs30°=eq \f(\r(3),2).故选C.
2.若tanα=3,则eq \f(sin2α,cs2α)的值等于 ( )
A.2 B.3 C.4 D.6
解:eq \f(sin2α,cs2α)=eq \f(2sinαcsα,cs2α)=2tanα=2×3=6.故选D.
3.(eq \a\vs4\al(传统经典题))已知sinα=eq \f(\r(5),5),sin(α-β)= -eq \f(\r(10),10),α,β均为锐角,则β等于 ( )
A.eq \f(5π,12) B.eq \f(π,3) C.eq \f(π,4) D.eq \f(π,6)
解:因为α,β均为锐角,所以-eq \f(π,2)<α-β<eq \f(π,2).
又sin(α-β)=-eq \f(\r(10),10),所以cs(α-β)=eq \f(3\r(10),10).
又sinα=eq \f(\r(5),5),所以csα=eq \f(2\r(5),5),
所以sinβ=sin[α-(α-β)]
=sinαcs(α-β)-csαsin(α-β)
=eq \f(\r(5),5)×eq \f(3\r(10),10)-eq \f(2\r(5),5)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(\r(10),10)))=eq \f(\r(2),2).
所以β=eq \f(π,4).故选C.
4.(eq \a\vs4\al(河南南阳第一中学2018届第二十次考试))若sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-α))=eq \f(1,3),则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)+2α))的值为 ( )
A.-eq \f(7,9) B.eq \f(7,9) C.eq \f(1,3) D.-eq \f(1,3)
解:cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)+2α))=cseq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(π-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2α))))= -cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2α))=2sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-α))-1=2×eq \f(1,9)-1=-eq \f(7,9).故选A.
5.(eq \a\vs4\al(2016·安徽十校联考))已知α为锐角,且 7sinα=2cs2α,则sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,3)))= ( )
A.eq \f(1+3\r(5),8) B.eq \f(1+5\r(3),8)
C.eq \f(1-3\r(5),8) D.eq \f(1-5\r(3),8)
解:由7sinα=2cs2α得7sinα=2(1-2sin2α),即4sin2α+7sinα-2=0,所以sinα=-2(舍去)或sinα=eq \f(1,4).因为α为锐角,所以csα=eq \f(\r(15),4),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,3)))=eq \f(1,4)×eq \f(1,2)+eq \f(\r(15),4)×eq \f(\r(3),2)=eq \f(1+3\r(5),8).故选A.
6.(eq \a\vs4\al(2018届福建闽侯高三开学考试))若2cs2α=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4))),且α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),则cs2α的值为 ( )
A.-eq \f(7,8) B.-eq \f(\r(15),8) C.1 D.eq \f(\r(15),8)
解:因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),所以sinα>0,csα<0,
因为2cs2α=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4))),
所以2(cs2α-sin2α)=eq \f(\r(2),2)(sinα-csα).
所以csα+sinα=-eq \f(\r(2),4),①
①式平方得1+2sinαcsα=eq \f(1,8),则2sinαcsα=-eq \f(7,8),
则(csα-sinα)2=1-2sinαcsα=1+eq \f(7,8)=eq \f(15,8),
所以csα-sinα=-eq \f(\r(30),4),②
联立①②,解得csα=-eq \f(\r(30)+\r(2),8),
所以cs2α=2cs2α-1=eq \f(\r(15),8).
故选D.
7.(eq \a\vs4\al(2017·全国卷Ⅱ))函数f(x)=2csx+sinx的最大值为________.
解:f(x)=2csx+sinx=eq \r(22+12)sin(x+φ)≤eq \r(22+12)=eq \r(5),其中tanφ=2.故填eq \r(5).
8.(eq \a\vs4\al(2017·全国卷Ⅰ))已知α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),tanα=2,则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=________.
解:因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),且tanα=eq \f(sinα,csα)=2,所以sinα=2csα,又sin2α+cs2α=1,所以sinα=eq \f(2\r(5),5),csα=eq \f(\r(5),5),则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=csαcseq \f(π,4)+sinαsineq \f(π,4)= eq \f(\r(2),2)(sinα+csα)=eq \f(3\r(10),10).故填eq \f(3\r(10),10).
9.已知函数f(x)=sin2x-sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6))),x∈R.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))上的最大值和最小值.
解:(1)由已知,有f(x)=eq \f(1-cs2x,2)-eq \f(1-cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),2)=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),2)sin2x-\f(1,2)cs2x))=eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6))),
f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
(2)因为f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),-\f(π,6)))上是减函数,在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),\f(π,4)))上是增函数,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3)))=-eq \f(1,4),feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,6)))=-eq \f(1,2),feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=eq \f(\r(3),4),所以f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))上的最大值为eq \f(\r(3),4),最小值为-eq \f(1,2).
10.(eq \a\vs4\al(2018·合肥质检))已知cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+α))cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-α))=-eq \f(1,4),α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2))),求:
(1)sin2α;
(2)tanα-eq \f(1,tanα).
解:(1)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+α))cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-α))
=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+α))sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+α))=eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α+\f(π,3)))=-eq \f(1,4),
即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α+\f(π,3)))=-eq \f(1,2).
又因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2))),故2α+eq \f(π,3)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(π,\f(4π,3))),
从而cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α+\f(π,3)))=-eq \f(\r(3),2),
所以sin2α=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α+\f(π,3)))cseq \f(π,3)-cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2α+\f(π,3)))sineq \f(π,3)=eq \f(1,2).
(2)因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2))),所以2α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),π)),则由(1)知cs2α=-eq \f(\r(3),2),所以tanα-eq \f(1,tanα)=eq \f(sinα,csα)-eq \f(csα,sinα)=eq \f(sin2α-cs2α,sinαcsα)=eq \f(-2cs2α,sin2α)=-2×eq \f(-\f(\r(3),2),\f(1,2))=2eq \r(3).
另解:由(1)知2α+eq \f(π,3)=eq \f(7π,6),所以α=eq \f(5π,12),所以 tanα-eq \f(1,tanα)=eq \f(tan2α-1,tanα)=eq \f(-2,tan2α)=2eq \r(3).
11.(eq \a\vs4\al(2018·南昌调研))已知函数f(x)=csx·[sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))-eq \r(3)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)))]+eq \f(\r(3),4).
(1)若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(θ,2)+\f(5π,12)))=eq \f(3,10),0<θ
解:f(x)=csxeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))-\r(3)sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)))))+eq \f(\r(3),4)
=csxeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)sinx+\f(\r(3),2)csx-\r(3)csx))+eq \f(\r(3),4)
=csxeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)sinx-\f(\r(3),2)csx))+eq \f(\r(3),4)
=eq \f(1,2)sinxcsx-eq \f(\r(3),2)cs2x+eq \f(\r(3),4)
=eq \f(1,4)sin2x-eq \f(\r(3),4)cs2x-eq \f(\r(3),4)+eq \f(\r(3),4)
=eq \f(1,4)sin2x-eq \f(\r(3),4)cs2x
=eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
(1)由于feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(θ,2)+\f(5π,12)))=eq \f(3,10),所以eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(θ+\f(5π,6)-\f(π,3)))=eq \f(3,10),
即eq \f(1,2)csθ=eq \f(3,10),所以csθ=eq \f(3,5).
又θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),所以sinθ=eq \r(1-cs2θ)=eq \f(4,5),
从而tanθ=eq \f(sinθ,csθ)=eq \f(4,3).
(2)f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
又g(x)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(x,2)))=eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-x-\f(π,3)))=-eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),g(x)的单调递增区间即y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))的单调递减区间,
由2kπ+eq \f(π,2)≤x+eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(3π,2),
得2kπ+eq \f(π,6)≤x≤2kπ+eq \f(7π,6),k∈Z,
故g(x)的单调递增区间是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,6),2kπ+\f(7π,6)))(k∈Z).
(eq \a\vs4\al(2018·广西南宁质检))已知f(x)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,tanx)))sin2x-2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))).
(1)若tanα=2,求f(α)的值;
(2)若x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(π,2))),求f(x)的取值范围.
解:(1)f(x)=(sin2x+sinxcsx)+2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))·cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))=eq \f(1-cs2x,2)+eq \f(1,2)sin2x+sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))
=eq \f(1,2)+eq \f(1,2)(sin2x-cs2x)+cs2x
=eq \f(1,2)(sin2x+cs2x)+eq \f(1,2).
由tanα=2,得sin2α=eq \f(2sinαcsα,sin2α+cs2α)=eq \f(2tanα,tan2α+1)=eq \f(4,5),
cs2α=eq \f(cs2α-sin2α,sin2α+cs2α)=eq \f(1-tan2α,1+tan2α)=-eq \f(3,5),
所以f(α)=eq \f(1,2)(sin2α+cs2α)+eq \f(1,2)=eq \f(3,5).
(2)由(1)得f(x)=eq \f(1,2)(sin2x+cs2x)+eq \f(1,2)
=eq \f(\r(2),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))+eq \f(1,2).
由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(π,2))),得eq \f(5π,12)≤2x+eq \f(π,4)≤eq \f(5π,4).
所以-eq \f(\r(2),2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))≤1,0≤f(x)≤eq \f(\r(2)+1,2),
所以f(x)的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2)+1,2))).
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