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例4:三角恒等变换

三角函数的概念、图像与公式 · 高一
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 利用三角函数间的关系,将复杂的三角式化为更简单形式或证明恒等式的过程。

从哪来 建立在“一、函数的定义”与“三、函数图像”之上,通过图像直观理解变换规律,结合函数定义确定定义域。

为什么 三角函数具有周期性,且不同函数间存在内在联系(如平方和为1)。恒等变换本质是利用这些不变关系,通过代数变形简化结构,使复杂问题转化为已知模型,便于求解或证明。

代数推导法
从基本公式出发,逐步推导。
适合:逻辑严密、擅长符号运算、喜欢按步骤推导的学生。 操作:列出所有相关公式(同角、诱导、和差角),强调“切化弦”、“降幂”等代数技巧,通过大量练习形成肌肉记忆。
图像几何法
结合单位圆和函数图像理解变换。
适合:空间想象力强、对抽象代数公式感到困难、偏好直观理解的学生。 操作:在单位圆上演示角度变化,用几何线段长度解释正弦、余弦关系,通过图像平移、伸缩直观展示变换效果,再对应到代数公式。
结构分析法
观察式子结构,逆向寻找目标。
适合:思维灵活、善于发现规律、不喜欢死记硬背公式的学生。 操作:不急于动手,先分析已知式和目标式的结构差异(如角度不同、函数名不同、次数不同),再选择能消除差异的公式,强调“目标导向”的解题策略。
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练一道
基础题
化简 $\sin^2\alpha + \cos^2\alpha + \tan\alpha \cdot \cot\alpha$。
变式
已知 $\tan\alpha = 2$,求 $\frac{\sin\alpha + \cos\alpha}{\sin\alpha - \cos\alpha}$ 的值。
试试手自己判
检测题
化简 $\frac{\sin(\pi - \alpha) + \cos(\pi + \alpha)}{\sin(\pi + \alpha) - \cos(\pi - \alpha)}$。
看答案和判分标准
答案:$\frac{\sin\alpha - \cos\alpha}{-\sin\alpha + \cos\alpha} = -1$。
判对标准:
1. 正确应用诱导公式:$\sin(\pi - \alpha) = \sin\alpha$,$\cos(\pi + \alpha) = -\cos\alpha$,$\sin(\pi + \alpha) = -\sin\alpha$,$\cos(\pi - \alpha) = -\cos\alpha$。
2. 代入后分子为 $\sin\alpha - \cos\alpha$,分母为 $-\sin\alpha + \cos\alpha$。
3. 正确约分得到 $-1$。
4. 若仅写出中间步骤但未化简,或符号错误,判错。
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