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1. 角的推广

三角函数的概念、性质与应用 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 角是平面内一条射线绕端点旋转形成的图形,包含任意大小的正角、负角和零角。

从哪来 建立在“3. 函数图像变换”之上,利用旋转变换的思想,将静态的几何角转化为动态的旋转过程,为后续“4. 三角函数”在单位圆上的定义提供几何基础。

为什么 初中几何中的角局限于 $0^\circ$ 到 $180^\circ$,无法描述物体旋转超过一周或反向旋转的情况。引入任意角,本质是将角从“两条射线的夹角”推广为“旋转量”,使角能与实数集建立一一对应关系,从而让三角函数从直角三角形的边长比推广为周期性的函数关系,解决运动学和波动现象的数学描述问题。

动态演示法
适合直观形象思维强、抽象逻辑稍弱的学生。 利用多媒体动画或实物(如钟表指针、风扇叶片),展示射线绕端点连续旋转的过程。强调“起始边”和“终边”的概念,让学生观察旋转方向(逆时针为正,顺时针为负)和旋转量(超过 $360^\circ$ 的情况)。通过视觉冲击打破“角只有小于 $180^\circ$”的固有认知,建立“角是运动量”的直觉。
代数映射法
适合逻辑推理能力强、偏好符号运算的学生。 从坐标系出发,定义角 $\alpha$ 由始边($x$ 轴正半轴)旋转到终边 $OP$ 形成。引入弧度制,建立角与实数的映射关系:$\alpha = 2k\pi + \beta$ ($k \in \mathbb{Z}$)。强调角的集合表示,将几何问题转化为集合与数轴上的点的问题,为后续利用三角函数公式进行代数推导做铺垫。
应用驱动法
适合学习动机强、喜欢联系实际的学生。 引入摩天轮、地球自转、机械齿轮等实际场景。提出问题:如何精确描述摩天轮座舱转了 $750^\circ$ 后的位置?为什么不能只用 $0^\circ-360^\circ$ 描述?通过解决实际问题,引出任意角的必要性,并自然过渡到终边相同的角的概念,让学生理解数学概念是为了解决现实问题而生的。
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练一道
基础题
写出所有与角 $600^\circ$ 终边相同的角的集合,并判断 $-300^\circ$ 是否在该集合中。
变式
已知角 $\alpha$ 的终边在直线 $y = -x$ 上,求所有满足条件的角 $\alpha$ 的集合。
试试手自己判
检测题
若角 $\alpha$ 的终边与角 $\frac{5\pi}{6}$ 的终边相同,且 $-2\pi < \alpha < 2\pi$,求所有满足条件的 $\alpha$ 的值。
看答案和判分标准
答案:$\alpha = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi, k \in \mathbb{Z}$ 当 $k = -1$ 时,$\alpha = \frac{5\pi}{6} - 2\pi = -\frac{7\pi}{6}$ 当 $k = 0$ 时,$\alpha = \frac{5\pi}{6}$ 当 $k = 1$ 时,$\alpha = \frac{5\pi}{6} + 2\pi = \frac{17\pi}{6}$ 当 $k = -2$ 时,$\alpha = \frac{5\pi}{6} - 4\pi = -\frac{19\pi}{6} < -2\pi$ (舍去) 当 $k = 2$ 时,$\alpha = \frac{5\pi}{6} + 4\pi = \frac{29\pi}{6} > 2\pi$ (舍去) 所以,$\alpha$ 的值为 $-\frac{7\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{17\pi}{6}$。
判对标准:
1. 正确写出通解公式 $\alpha = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi$ (1分)
2. 正确确定 $k$ 的取值范围,列出 $k=-1, 0, 1$ (1分)
3. 正确计算出三个具体的 $\alpha$ 值,且无计算错误 (2分)
4. 若漏掉负角或超出范围的值,扣1分;若通解公式错误,扣2分。
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