2.4 任意角的三角函数 一、素质教育目标 (一)知识教学点 1.任意角三角函数定义. 2.三角函数定义域. 3.终边相同的角的同一三角函数值相等. 4.三角函数在各个象限的符号. (二)能力训练点 1.理解并掌握任意角三角函数定义. 2.树立映射观点,正确理解三角函数是以实数为自变量的函数. 二、教学重点、难点及解决办法 1.教学重点:任意角的三角函数的定义;终边相同的角的同一三角函数值相等. 2.教学难点:任意角的三角函数的定义 3.教学疑点:正确理解三角函数可看作以“实数”为自变量的函数;三角函数定义域的确定.
三、课时安排 本课题安排1课时. 四、教与学过程设计 (一)复习0°~360°的三角函数定义 师:在本章的第1节我们已经研究了0°~360°间的角的三角函数定义.设0°≤α<360°,如图2-11示,请说出sinα、cosα、tgα、ctgα的定义. 生:如图2-11示,设有一个角α,O≤α<360°,以它的顶点作为原点,以它的始边作为x轴的正半轴ox,建立直角坐标系,在∠α终 的三角函数为:
(二)任意角的三角函数定义 师:我们可再将三角函数的概念推广到任意角的情形,如图2-12示,设α是一个任意大小的角,角α的终边上任意一点的坐标是P(x,y),它与原点的距离是r(r>o),则∠α的正弦,余弦、正切、余切分别是
有时我们还要用到下面两个三角函数 提问:对于确定的角α,这六个比值的大小和P点在角α的终边上的位置是否有关系? 生:与在0°~360°的情形类似,利用三角形相似的知识,我们一样可以得到结论:对于确定的角α,这六个比值的大小与P点在∠α的终边上位置无关,只与角α的大小有关. (三)三角函数是以实数为自变量的函数
师:如图2—13示,对于确定的角α、sinα、cosα、tgα、ctgα分别对应的四个比值各是一个确定的实数.因此,正弦、余弦、正切、余切分别可看成从一个角的集合到一个比值的集合的映射.它们都是以角为自变量,以比值为函数值的函数,这些函数都叫做三角函数. 提问:引进了弧度制,请同学们思考能否将三角函数看成是以实数为自变量的函数? 生:可以,引进弧度制后,我们就可在角的集合与实数集之间建立一一对应关系,三角函数就可以看成是以实数为自变量的函数. 师:非常正确!例如sin2,实数2就与2弧度的角对应,只是“弧度”二字通常略去不写.这样多一个实数,对应着一个确定的角(其弧度数等于这个实数),而这个确定的角又对应着它的三角函数值(所取的实数应使相应的三角函数有意义),从而这个实数就对应着它的三角函数值,即: 实数→角(其弧度数等于这个实数)→三角函数值(实数)
(四)三角函数定义域 师:定义域是函数的三要素之一,请同学们根据任意角三角函数定义思考六个三角函数的定义域,思考时要抓住的关键是当分母等于零时比值无意义,什么情况下会使比值分母等于零呢? 而言α∈R. 落在x轴上,因此对ctgα而言α≠kπ,k∈Z.
Z;cscα的定义域是α≠kπ,k∈Z.请同学们课后继续思考(引导学生阅读课本P.134三角函数定义域表,强调要特别注意正切函数和余切函数的定义域). 解:∵x=-2,y=-3,
提问:若将P(-2,-3)改为P(-2a,-3a),(a≠0),求α的六个三角函数值呢?(分a>0,a<0两种情形讨论.) 例2 求下列各角的六个三角函数值. 解:(1)∵当α=π时,x=-r,y=0, ∴sinπ=0,cosπ=-1. tgπ=0,ctgπ不存在, secπ=-1,cscπ不存在.
(3)当α=2π时,x=r,y=0. ∴sin2π=0, cos2π=1. tg2π=0, ctg2π不存在 sec2π=1, csc2π不存在. (五)三角函数值的符号 师:今后我们还要经常用到三角函数值在各个象限的符号.由于从原点到角的终边上任意一点的距离r总是正值,根据三角函数定义可知:三角函数值符号取决于各象限内的坐标符号.请同学们分象限思考四个象限中三角函数值的符号,请同学们思考如何讨论?
生甲:观察六个三角函数,可发现sinα与cosα,cosα与secα,tgα与ctgα互为倒数,因此它们的符号规律相同. >0,∴sinα、cscα是正的,而当α∈第三、四象限时, y< 0, r> 0,∴sinα、cscα是负的. 第二、三象限的角是负的. tgα>0,ctgα>0,而当α∈第二、四象限时,xy<0,∴tgα<0,ctgα<0. 师:现在我们将以上讨论结果整理成图2-15.
注意各限象注明的函数为正,其余为负. (六)诱导公式一 师:上节课我们已学过同终边的角,例如390°和-330°都30°终边位置相同,如图2-16所示,由三角函数定义可知它们的三角函数值相同,即 sin390°=sin30° cos390°=cos30° sin(-330°)=sin30° cos(-330°)=cos30° 推广到一般情形,我们可得到诱导公式一:终边相同的角的同一三角函数的值相等.即:
sin(2kπ+α)=sinα; cosα(2kπ+α)=cosα; tg(2kπ+α)=tgα; ctgα(2kπ+α)=ctgα; 这组公式的作用是可把任意角的三角函数值问题转化为0~2π间角的三角函数值问题. 例3 确定下列三角函数值符号:
例5 求值:sin(-1320°)cos1110°+cos(-1020°)sin750°+tg4950°. (七)总结 本节课我们学习了任意角三角函数定义,三角函数的定义域,以及三角函数值的符号,其中正确理解三角函数定义是前提.此外还学习了终边相同的角的三角函数值相同,它的作用是将任意角的三角函数化为0~2π间角的三角函数. 六、作业 P.147中习题十二1—7. 七、板书设计
八、参考资料 《高中数学精讲精练》(一) 《三点一测丛书》高一数学