時間:2023-06-02 09:21:47
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇三角函數(shù)值,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:直角三角形;邊角關(guān)系
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)04-244-01
直角三角形的邊角關(guān)系,在現(xiàn)實世界中應(yīng)用非常廣泛。而銳角的三角函數(shù)在解決實際問題中有著重要的作用,如測量距離、角度、高度等問題,特殊角30度、45度、60度角的三角函數(shù)值也是經(jīng)常用到的,但許多學(xué)生在應(yīng)用這些特殊角的三角函數(shù)值解決問題時,卻總是出現(xiàn)記憶不牢靠或者張冠李戴的現(xiàn)象,如何讓學(xué)生牢固并熟練掌握這些特殊角的三角函數(shù)值呢?我覺得可以從以下幾個方面去加強。
一、引入圖形,讓學(xué)生建立清晰的第一印象
由于含30度、45度、60度的直角三角形三邊之間有著特殊比例關(guān)系,因此,教學(xué)時為了便于學(xué)生理解和記憶,可以根據(jù)含這些特殊角的三角形的邊角之間的關(guān)系,畫出相應(yīng)的圖形,如30度角所對的直角邊,所臨的直角邊,斜邊之比為1∶√3∶2,含45度角的直角三角形三邊之比為1∶1∶√2,讓學(xué)生自己獨立完成這幾個特殊角的三角函數(shù)值的求值過程,學(xué)生根據(jù)定義,便可得到各角的三角函數(shù)值,學(xué)生經(jīng)歷了特殊角的三角函數(shù)值的求值過程,由于圖形的直觀作用,必然會產(chǎn)生清晰的第一印象,方便了記憶。
二、利用三角函數(shù)的增減規(guī)律進(jìn)行記憶
在直角三角形中,當(dāng)銳角的度數(shù)一旦確定,它對應(yīng)的正弦值、余弦值、正切值也隨之確定,當(dāng)銳角的度數(shù)發(fā)生變化,它的正弦值、余弦值、正切值也隨之發(fā)生變化,為了幫助學(xué)生探索并理解隨著銳角度數(shù)的增大或減小,它對應(yīng)的正弦值、余弦值、正切值變化的規(guī)律,可設(shè)計有公共銳角頂點且一直角邊有重疊,以及斜邊相等的一系列直角三角形,通過圖形,學(xué)生會直觀的感受到,當(dāng)銳角的度數(shù)逐漸增大,它所對的直角邊也隨之增大,它所鄰的直角邊則隨之減小,所以會很自然地得出結(jié)論,正弦值隨銳角的增大而增大,余弦值隨銳角的增大而減小,正切值隨銳角的增大而增大,用銳角三角函數(shù)的增減性,學(xué)生記憶這幾個特殊角的三角函數(shù)值就會容易許多。
三、尋找數(shù)字規(guī)律巧妙記憶
在記憶30度、45度、60度角的三角函數(shù)值時,可引導(dǎo)學(xué)生通過比較,尋找數(shù)字規(guī)律,巧妙記憶,如30度、45度、60度角的正弦值分母都是2,而分子依次對應(yīng)為:1即√1,√2,√3,而余弦值分子則分別是√3,√2,√1即1,分母也都是2。
四、利用互余兩角正弦和余弦之間的關(guān)系,及同角三角函數(shù)之間的關(guān)系,通過比較與聯(lián)系記憶。
【關(guān)鍵詞】三角函數(shù);誘導(dǎo)公式;推導(dǎo);口訣
三角函數(shù)誘導(dǎo)公式是高二數(shù)學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容:通過學(xué)習(xí)三角函數(shù)誘導(dǎo)公式,學(xué)生可以領(lǐng)悟三角函數(shù)變化的周期性規(guī)律,并且掌握由特殊推導(dǎo)一般的知識發(fā)現(xiàn)模式以及轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)方法,了解在數(shù)學(xué)中圖像的重要性;在高考題中,屢見三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式問題,在實際中,尤其是對一些物理現(xiàn)象的解答,也常常運用到三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式.因此,學(xué)生必須能夠掌握三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式并且能夠巧妙應(yīng)用于解題中.然而,在目前的三角函數(shù)誘導(dǎo)公式教學(xué)中,卻存在學(xué)生記錯公式或者是記得公式卻不能解題兩種問題.三角函數(shù)誘導(dǎo)公式教學(xué)有效性的提高勢在必行.經(jīng)過實踐,找到一些行之有效的方法.
一、明確三角函數(shù)誘導(dǎo)公式的思維主線
三角函數(shù)誘導(dǎo)公式可以求任意角的三角函數(shù)值,超越銳角到任意角,是特殊到一般的知識發(fā)現(xiàn)過程.那么,如何求得任意角的三角函數(shù)呢?是需要把任意角轉(zhuǎn)化為銳角,通過銳角三角函數(shù)值求得任意三角函數(shù)值,利用特殊來求得一般,這是知識解答的一般思維.繼之而來的,是把任意角轉(zhuǎn)化為銳角的方式與過程.方式為探究任意角的終邊與銳角的終邊的對稱關(guān)系,過程為由圓周的360°以內(nèi)推廣到360°之外.
二、推導(dǎo)三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式
在了解了任意角與銳角的關(guān)系之后,便可以根據(jù)銳角三角函數(shù)值推導(dǎo)任意角三角函數(shù)值.在高中數(shù)學(xué)課上,推導(dǎo)過程是常常被忽視的,教師要求學(xué)生死記硬背公式,這樣做的結(jié)果是張冠李戴、混亂不堪,記憶錯誤進(jìn)一步導(dǎo)致了學(xué)生實際應(yīng)用的錯誤.鑒于理解之于記憶和應(yīng)用的巨大功能,推導(dǎo)過程是不能省略掉的.
以正切值為例,演示一下推導(dǎo)過程.假設(shè)α終點與單位圓交點的坐標(biāo)為(a,b),tanα=ba;-α對應(yīng)的坐標(biāo)為(a,-b),tan(-α)=-ba=-tanα;π+α對應(yīng)的坐標(biāo)為(-a,-b),tan(π+α)=-b-a=ba=tanα;π-α對應(yīng)的坐標(biāo)為(-a,b),tan(π-α)=b-a=-ba=-tanα;π2-α對應(yīng)的坐標(biāo)為(b,a),tanπ2-α=ab=1tanα=cotα;π2+α對應(yīng)的坐標(biāo)為(-b,a),tanπ2+α=-ba=-1tanα=-cotα;2kπ+α對應(yīng)的坐標(biāo)為(a,b),tan(2kπ+α)=ba=tanα.由此,得出正切的任意角三角函數(shù)誘導(dǎo)公式.至于正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的誘導(dǎo)公式,可以設(shè)α的終邊與單位圓相較于一點(a,b),在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出其他相對應(yīng)的五個誘導(dǎo)公式.
三、巧用口訣進(jìn)行記憶和解題
理解了三角函數(shù)誘導(dǎo)公式后,便要進(jìn)行穩(wěn)固地記憶與靈活應(yīng)用.想要實現(xiàn)這個目標(biāo),可以使用一些口訣.先利用耳熟能詳?shù)目谠E“奇變偶不變,符號看象限”,確定等式右邊的三角函數(shù)的名稱;而在不同象限的等式右邊三角函數(shù)的符號,則采用“一全正、二正弦、三正切、四余弦”的口訣進(jìn)行明確.
這兩句口訣很多學(xué)生會說,但并不會用,在操作時頻繁出錯,這是因為高度概括則會形成理解的困境.下面,闡釋一些這兩句口訣的理解問題:首先,是“奇變偶不變,符號看象限”,奇與偶,說的不是奇函數(shù)與偶函數(shù),也不是π前面的數(shù)值與π的關(guān)系,而是kπ這個數(shù)值與π2的倍數(shù)關(guān)系,如果是奇數(shù)倍,誘導(dǎo)公式的右邊進(jìn)行名稱變化,正弦變余弦,余弦變正弦,正切變余切,如果是偶數(shù)倍,誘導(dǎo)公式的右邊依然保持原來的名稱,正弦依然是正弦,余弦依然是余弦,正切依然是正切;其次,是右邊等式的符號問題,即“一全正、二正弦、三正切、四余弦”,即在第一象限的角的三角函數(shù)值全為正值,在第二象限的角的三角函數(shù)值只有正弦為正值,在第三象限的角的三角函數(shù)值只有正切是正值,在第四象限的角的三角函數(shù)值只有余弦是正值,象限角指的是nπ2±α是第幾象限的角,這里的α總是銳角,而α前的正負(fù)可以忽略,當(dāng)然,如果n是負(fù)值,則另當(dāng)別論.
理解了這兩句口訣后,可以先用教材上誘導(dǎo)公式來實踐一下,加深印象:sin(π+α)=-sinα,因為π是π2的2倍,所以等式右邊的名稱依然是sin,因為π+α是第三象限的角,第三象限的角正弦值為負(fù),所以等式右邊為-sinα;sin(π-α)=sinα,因為π是π2的2倍,所以等式右邊的名稱依然是sin,因為π-α是第二象限的角,第二象限的角正弦值為正,所以等式右邊為sinα;sinπ2+α=cosα,因為π2是π2的1倍,所以等式右邊的名稱變?yōu)閏os,因為π2+α在第二象限,第二象限的正弦值為正,所以等式右邊為cosα;sin32π-α=-cosα,因為32π是π2的奇數(shù)倍,所以等式右邊的名稱變?yōu)閏os,因為32π-α是第三象限的角,第三象限的角的正弦值楦海所以等式右邊為-cosα……
【參考文獻(xiàn)】
三角函數(shù)中的求值問題主要有:已知某三角函數(shù),求另外某些三角函數(shù)值或三角式的值;已知某三角函數(shù)式的值,求某些三角函數(shù)或三角式的值,求某些非特殊角的三角式的值等幾類,解決這類問題不僅需要用到三角函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、圖像以及三角函數(shù)的恒等變化,還常涉及到函數(shù)、不等式、方程及幾何計算等眾多知識,這類問題往往概念性強,具有一定的綜合性和靈活性。我以為就三角函數(shù)的求值與計算應(yīng)注重以下問題:
一、三角函數(shù)式的化簡:
(1)常用方法:①直接應(yīng)用公式進(jìn)行降次、消項;②切割化弦,異名化同名,異角化同角;③ 三角公式的逆用等。
(2)化簡要求:①能求出值的應(yīng)求出值;②使三角函數(shù)種數(shù)盡量少;③使項數(shù)盡量少;④盡量使分母不含三角函數(shù);⑤盡量使被開方數(shù)不含三角函數(shù)
二、三角函數(shù)的求值類型有三類:
(1)給角求值:一般所給出的角都是非特殊角,要觀察所給角與特殊角間的關(guān)系,利用三角變換消去非特殊角,轉(zhuǎn)化為求特殊角的三角函數(shù)值問題;
(2)給值求值:給出某些角的三角函數(shù)式的值,求另外一些角的三角函數(shù)值,解題的關(guān)鍵在于“變角”,如 等,把所求角用含已知角的式子表示,求解時要注意角的范圍的討論;
(3)給值求角:實質(zhì)上轉(zhuǎn)化為“給值求值”問題,由所得的所求角的函數(shù)值結(jié)合所求角的范圍及函數(shù)的單調(diào)性求得角。
三、三角等式的證明:
(1)三角恒等式的證題思路是根據(jù)等式兩端的特征,通過三角恒等變換,應(yīng)用化繁為簡、左右同一等方法,使等式兩端的化“異”為“同”;
(2)三角條件等式的證題思路是通過觀察,發(fā)現(xiàn)已知條件和待證等式間的關(guān)系,采用代入法、消參法或分析法進(jìn)行證明。
例題(1)若 ,化簡
主要口訣:化異分母為同分母,脫去根式符號化簡
解析:由已知可知, 在第Ⅱ象限,所以 在Ⅱ、Ⅲ象限。
原式=
= =
=
例題(2)已知函數(shù)f(x)=- sin2x+sinxcosx.
(Ⅰ) 求f( )的值;
(Ⅱ) 設(shè) ∈(0, ),f( )= - ,求sin 的值.
例題(3)求證:tan x - tan x =
思路分析:本題的關(guān)鍵是角度關(guān)系:x= x - x,
右式= =
= tan x - tan x。
=
思路分析:將左式分子中“1”用“sin2α+cos2α”替換,
左邊= = = =右邊
1.有利于理解三角函數(shù)的定義。
采用“單位圓定義法”,對于任意角a,它的終邊與單位圓交點P(x,y)唯一確定,這樣,正弦、余弦函數(shù)中自變量與函數(shù)值之間的對應(yīng)關(guān)系,即角a(弧度)對應(yīng)于點P的縱坐標(biāo)y――正弦,角a(弧度)對應(yīng)于點P的橫坐標(biāo)x――余弦,可以得到非常清楚、明確的表示。而“終邊定義法”需要經(jīng)過“取點――求距離――求比值”等步驟,對應(yīng)關(guān)系不夠簡潔;“比值”作為三角函數(shù)值,其意義(幾何含義)不夠清晰; "從角的集合到比值的集合"的對應(yīng)關(guān)系與學(xué)生熟悉的一般函數(shù)概念中的“數(shù)集到數(shù)集”的對應(yīng)關(guān)系不一致,而且“比值”需要通過運算才能得到,任意一個角所對應(yīng)的比值的唯一性(即與點的選取無關(guān))也需要證明。以往的教學(xué)實踐表明,許多學(xué)生在結(jié)束了三角函數(shù)的學(xué)習(xí)后還對三角函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系不甚明白,與“終邊定義法”的這些問題不無關(guān)系。
2.有利于構(gòu)建任意角的三角函數(shù)的知識結(jié)構(gòu)。
“單位圓定義法”以單位圓為載體,自變量a與函數(shù)值x,y的意義非常直觀而具體,單位圓中的三角函數(shù)線與定義有了直接聯(lián)系,從而使我們能方便地采用數(shù)形結(jié)合的思想討論三角函數(shù)的定義域、值域、函數(shù)值符號的變化規(guī)律、同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式、誘導(dǎo)公式、周期性、單調(diào)性、最大值、最小值等。例如:
(1)P(x,y)在單位圓上 |x|≤1,|y|≤1,即正弦、余弦函數(shù)的值域為[-1,1];
(2)|OP|2=1 sin2a+cos2a=1;
(3)對于圓心的中心對稱性 sin(π+a)=-sina,cos(π+a)=-cosa;
(4)對于x軸的軸對稱性 sin(-a)=-sina,cos(-a)=cosa;
(5)對于y軸的軸對稱性 sin(π-a)=sina,cos(π-a)=-cosa;
(6)對于直線y=x的軸對稱性 sin(-a)=cosa,cos(-a)=sina;……
3.有利于理解弧度制。
學(xué)生在學(xué)習(xí)弧度制時,對于引進(jìn)弧度制的必要性較難理解。“單位圓定義法”可以啟發(fā)學(xué)生反思:采用弧度制度量角,就是用單位圓的半徑來度量角,這時角度和半徑長度的單位一致,這樣,三角函數(shù)就是以實數(shù)(弧度數(shù))為自變量,以單位圓上點的坐標(biāo)(也是實數(shù))為函數(shù)值的函數(shù),這就與函數(shù)的一般定義一致了。另外,我們還可以這樣來理解三角函數(shù)中自變量與函數(shù)值之間的對應(yīng)關(guān)系:把實數(shù)軸想象為一條柔軟的細(xì)線,原點固定在單位點A(1,0),數(shù)軸的正半軸逆時針纏繞在單位圓上,負(fù)半軸順時針纏繞在單位圓上,那么數(shù)軸上的任意一個實數(shù)(點)a被纏繞到單位圓上的點P(cosa,sina)。
4.符合三角函數(shù)的發(fā)展歷史。
任意角的三角函數(shù)是因研究圓周運動的需要而產(chǎn)生的,數(shù)學(xué)史上,三角函數(shù)曾經(jīng)被稱為“圓函數(shù)”。所以,采用“單位圓定義法”能更真實地反映三角函數(shù)的發(fā)展進(jìn)程。
一、引言
三角函數(shù)是一門較重要的科學(xué)知識,它往往會與理工科的其他科目有聯(lián)系,我們不僅會在數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)到三角知識,而且這一知識也與物理方面的相關(guān)知識掛鉤,如在電學(xué)中,有不少波的相關(guān)公式,以及得出的物理現(xiàn)象就是用三角函數(shù)表達(dá)式表達(dá)的,所得到的圖形是三角函數(shù)圖。所以,三角函數(shù)不僅僅是一門對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有幫助,同時對于工學(xué)類的其他科目也有用途的科學(xué),在實際工作和生活中有廣泛的應(yīng)用。
二、三角函數(shù)問題概述
1三角函數(shù)問題的特點
到現(xiàn)在為止,我們已經(jīng)接觸過了不少問題,這些三角問題大多數(shù)是通過三角函數(shù)的性質(zhì)和恒等變換來求解的。如我們要計算三角函數(shù)值某個角的大小,就往往是采用計算該角的某一種三角函數(shù)值,再依據(jù)我們學(xué)過的三角函數(shù)性質(zhì),根據(jù)三角函數(shù)值的正負(fù)來確定象限得出來的。我們要判斷三角函數(shù)的單調(diào)性,或者確定三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,往往可以通過基本三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間來求解。所以說,三角函數(shù)的一切問題的求解還在于二方面:一是對性質(zhì)的把握,二是熟悉掌握三角恒等變換公式,并在具體的問題中學(xué)會靈活自如地加以應(yīng)用。
三、考題分析
1考題
例題:在 中,角A,B,C 所對應(yīng)的邊分別為 a,b,c,
,求A,B及b,c
2考題求解過程分析
3總體分析
上面這道題是以三角形為主要的參考模型來考查三角函數(shù)知識的,這是三角函數(shù)大題的一大常用考試思路,主要是借助三角形,給出一些已知的參數(shù)(可以是邊,可以是角,從而來求其他三角參數(shù)的值,如可以是面積,也可以是邊角,這是三角函數(shù)的一種基本的考查形式。
3.2.2本題分析
先看考題第一問,要求的是A,B的值,通常情況下,要求出角的大小,我們往往是要求一下角所在的三角函數(shù)值的大小,所以根據(jù)這一思路,我們要求出B,C的三角函數(shù)值,題中給出了三個已知條件,其中第一個邊的大小對于求解第一問起不到幫助,我們只能從后面的二個條件入手,很明顯,從條件2,可以求出C角的三角函數(shù)值,其中 ,這很容易看出來,而根據(jù)這一點,我們可以求解出C角的三角函數(shù)值, ,角C是30或150度,再根據(jù)后面的第三個條件,仍然是把A換成B和C,可以得出 ,直接得出B和C角大小相等。由此,得到三個角的大小,是一個等腰三角形。
3.3考題求解
下面,我們按照先前確定的分析過程,理一下思路,求解二問,具體如下:
解:由 得
,又
由 得
即
由正弦定理 得
四、考題總結(jié)
根據(jù)上面的這道題,我們不難發(fā)現(xiàn),從結(jié)論開始進(jìn)行分析和展開聯(lián)想是有必要的。上面的這一題的要求解的內(nèi)容,將會直接決定我們分析的走向,如第一問要求三角函數(shù),我們就要考慮采用三角和差公式,第二問要計算邊長,我們就要聯(lián)想到正、余弦定理。這都是我們在上面這道題中發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。
4.倒推法求解三角恒等變換問題的基本思路
4.1以問題為出發(fā)點
在前面,我們就已經(jīng)明確指出,倒推法是以問題為中心而展開的。所以,來了三角函數(shù)類問題,我們必須要對將要求解的問題做一個全面的了解,看一下該問題到底是要求什么,要求邊,還是求角,還是求面積,或者是單調(diào)性等。在明確了問題以后,我們就要對此問題進(jìn)行定性的分析。問題不僅僅是決定我們求解的方向所在,也是我們求解的關(guān)鍵突破口。由此看來,對于問題的性質(zhì)進(jìn)行全面的分析是極其重要的,它為后面的解答問題起到了鋪墊的作用。
1 注意條件的對應(yīng)關(guān)系
在搞清楚問題以后,我們就要開始進(jìn)行推理和想象,如上面的那一個實例,我們要調(diào)動一切因素,使我們要解決的問題和已經(jīng)存在的條件無限接近。如第二問,為了使邊和面積之間建立聯(lián)系,又是在三角形中,我們唯一想到的思路就是三角面積計算公式,通過公式,我們就可以得到二條邊的乘積。此外,還有一點也是重要的,那就是給出了角的正弦值,就等同于給出了邊的比例關(guān)系。如果沒有突破這一點,也無法得以求解。
2 大膽推理和聯(lián)想
在倒推法解決問題時,一定的聯(lián)想是有必要的。而且由于我們高考題在情境上會不斷發(fā)生變化,但是只是形式上的變化,仍然存在換湯不換藥,新瓶裝老酒的做法。所以,我們要根據(jù)相關(guān)的情況大膽進(jìn)行推理和猜想,如有這樣一個問題。
例2:若 則 a=B
(A) (B)2 (C) (D)
此題按常規(guī)做法是要計算的,而用倒推法,我們只要分析該角的大小,或者說所處象限就行了,根據(jù)公式有 sin (a+A)= 而A很明顯是一個銳角,(a+A)=270度,意味著 處于第三象限,排除A與B選項,再根據(jù)sinA= 是一個小于30度的角,所以a必須要大于240度,于是 tan a的值比tan60的值要小,所以直接鎖定答案D。根據(jù)此題,我們可以發(fā)現(xiàn)倒推法無法是用于解答小題還是解答綜合題,都可以起到一定的作用。
五、結(jié)束語
根據(jù)本文的分析,倒推法不失是一種用來求解三角函數(shù)問題的基本方法。通過以問題為出發(fā)點,可以進(jìn)一步理出學(xué)過的知識,求解的問題,以及我們現(xiàn)有的條件的關(guān)系,使我們在解決問題時,打開思路,自由發(fā)揮。更為重要的是,它是一種解決問題的思路,尤其是對于解決難度較大的綜合型問題中更可以看到這一點。值得一提的是,倒推法不僅僅適用于解決三角函數(shù)問題,它在解析幾何,立體幾何以及數(shù)列等綜合性問題中仍然有較大的用途,這一切都有待于我們在以后的解題過程中,多加總結(jié),以便使其能夠發(fā)揮更大的作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 周加付. 三角變換的技巧和方法[J]. 成功(教育) 2010年12期
【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué);課堂教學(xué);三角函數(shù);誘導(dǎo)公式
三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式是利用對稱性來探究角的終邊分別關(guān)于原點或坐標(biāo)軸對稱的角的三角函數(shù)值之間的關(guān)系,三角函數(shù)誘導(dǎo)公式的運用體現(xiàn)“數(shù)形結(jié)合”的數(shù)學(xué)思想,常用的方法就是把任意角的三角函數(shù)值問題轉(zhuǎn)化為求銳角的三角函數(shù)值,誘導(dǎo)公式的學(xué)習(xí)不但體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的轉(zhuǎn)化思想,還反映了知識的學(xué)習(xí)是從特殊到一般的思維模式,對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、發(fā)展學(xué)生的思維能力也起到了非常重要的作用。
學(xué)習(xí)這節(jié)課,重點就是要讓學(xué)生們對誘導(dǎo)公式進(jìn)行探究,借助單位圓來推導(dǎo)出誘導(dǎo)公式,并學(xué)會運用誘導(dǎo)公式進(jìn)行簡單三角函數(shù)式的求值,難點就是發(fā)現(xiàn)圓的對稱性與任意角終邊的坐標(biāo)之間的聯(lián)系以及合理運用誘導(dǎo)公式。下面是我對三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式的探究和學(xué)習(xí)過程中的一些方法,旨在通過引導(dǎo)探究的方式,讓學(xué)生們能夠掌握公式的推導(dǎo)方式以及學(xué)會對公式進(jìn)行簡單的運用,達(dá)成教學(xué)目標(biāo),突破重點難點。課堂過程主要是采用探究的方式進(jìn)行的。教師設(shè)置一定的情境,組織相應(yīng)的探究活動來引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行公式的探究并學(xué)會簡單的運用。探究的過程主要有以下幾步:
一、明確課堂目標(biāo)
這一步是要讓學(xué)生們明確這節(jié)課的學(xué)習(xí)目的,讓學(xué)生們明確這節(jié)課所要學(xué)習(xí)和探究的究竟是什么。教師可以準(zhǔn)備活動如:1.思考并寫出sin, cos, tan的三角函數(shù)值,給學(xué)生一定的思考時間,可以請兩位學(xué)生到黑板上寫出解答結(jié)果,并讓學(xué)生們口述三角函數(shù)的單位圓定義:sin=y,cos=x,tan= (x≠0),三角函數(shù)的定義是學(xué)習(xí)誘導(dǎo)公式的基礎(chǔ),幫助學(xué)生們回憶和復(fù)習(xí)可以更好地聯(lián)系新知識的學(xué)習(xí)。在這個過程中,針對學(xué)生們的疑惑,抓住學(xué)生們在解三角函數(shù)值的時候產(chǎn)生的認(rèn)知沖突,明確這節(jié)課的學(xué)習(xí)主題和學(xué)習(xí)目標(biāo)。為學(xué)生們設(shè)置這樣的情境,可以讓學(xué)生們引發(fā)思考,產(chǎn)生認(rèn)知沖突,要解決這樣的認(rèn)知沖突就一定程度上調(diào)動了學(xué)生們學(xué)習(xí)和探究的積極性,為上好新課做好了準(zhǔn)備。
二、組織探究過程
返回剛才的例子,并評價學(xué)生們在黑板上的完成情況,根據(jù)學(xué)生們利用定義求角的三角函數(shù)值的過程,引導(dǎo)學(xué)生們思考角與的終邊有什么關(guān)系。學(xué)生們經(jīng)過思考以及畫圖,發(fā)現(xiàn)這兩個角在數(shù)量上是相差π,在坐標(biāo)系中這兩個角的終邊在同一條直線上,并且關(guān)于原點對稱。
再把這兩個角放在坐標(biāo)中的單位圓上來考慮,設(shè)角與的終邊分別交單位圓于點P1、P2,點P1的坐標(biāo)為P1(x,y) ,讓學(xué)生思考,點 P2的坐標(biāo)如何表示?學(xué)生們可以根據(jù)兩點關(guān)于原點對稱的的位置關(guān)系來得出P2 的坐標(biāo)為(-x,-y)。再進(jìn)一步概括得出,終邊與單位圓的交點坐標(biāo)相反數(shù)。教師再引導(dǎo)學(xué)生們概括出有這樣的數(shù)量關(guān)系的兩個角的三角函數(shù)值會有什么關(guān)系。讓學(xué)生觀察動畫演示,概括出任意角α與角π+α的終邊關(guān)于原點對稱,三角函數(shù)值滿足公式sin(π+α)=-sinα,學(xué)生通過教師的引導(dǎo)用正確的方法進(jìn)行探究和學(xué)習(xí),并共同得出結(jié)論。再根據(jù)特殊角到一般角的變化,歸納出公式二:sin(π+α)=-sinα,cos(π+α)=-cosα,tan(π+α)= tanα。
通過以上公式的探究過程,教師引導(dǎo)學(xué)生們總結(jié)出探究的方法和思路,再讓學(xué)生們根據(jù)方法的指導(dǎo)自主探究其他的公式。首先可以引導(dǎo)學(xué)生們回顧剛才的探究過程并概括出來。通過這樣的方法和思維的概括,為學(xué)生的自主探究指明了方向。接下來可以給出如下的探究任務(wù):給定一個角α,探究角π-α和角α的終邊有什么關(guān)系?角-α和角α的終邊有什么關(guān)系?它們的三角函數(shù)之間有什么關(guān)系?組織學(xué)生們進(jìn)行自主探究與討論、合作交流等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過使用正確的方法進(jìn)行探究,最終得出公式三和公式四。在探索與合作交流的過程中,不但提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,還加強了他們的合作交流能力。
三、公式的運用
公式的運用是建立在對公式的正確理解的基礎(chǔ)上的。為加強學(xué)生們對公式的理解和掌握以及檢查學(xué)生們對公式的運用能力,教師可以設(shè)置一些練習(xí)來提高學(xué)生們運用知識的能力,但這節(jié)課主要的目的是讓學(xué)生們掌握公式的推導(dǎo)過程和方法,公式的運用并不是重點。因此,在設(shè)置練習(xí)的時候,不要太難,只給一些簡單的基礎(chǔ)的練習(xí)即可。讓學(xué)生們自己在草稿紙上解答,也可以讓個別學(xué)生到黑板上去寫,再組織學(xué)生一起進(jìn)行評講。讓學(xué)生們進(jìn)一步體會和明確用誘導(dǎo)公式將任意角的三角函數(shù)化為銳角的三角函數(shù)的一般步驟:任意負(fù)角的三角函數(shù)任意正角的三角函數(shù)0~2π的三角函數(shù)銳角的三角函數(shù)。通過公式的實際運用及方法的鞏固,進(jìn)一步加強學(xué)生們對公式的理解和掌握。
四、小結(jié)
這節(jié)課的內(nèi)容是公式的學(xué)習(xí),重點和難點都是公式的推導(dǎo)過程,學(xué)生既要能夠理解,也要能夠?qū)W會這種公式推導(dǎo)過程中所運用的一般思路和一般方法。公式的推導(dǎo)本身就是一個探究的過程,因此,采用探究的方式進(jìn)行教學(xué)是一種不錯的方法。值得注意的是,如果教師在探究的過程中指導(dǎo)過多,那也達(dá)不到鍛煉學(xué)生的效果,如果完全放手讓學(xué)生自主探究,又容易因方法不正確而浪費課堂時間。最好的方式就是教師先帶領(lǐng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究,讓學(xué)生們體驗并感悟到探究的思路和方法,再讓學(xué)生進(jìn)行自主的探究,相信這樣一定可以取得很好的課堂效果,突破教學(xué)的重點和難點。
【參考文獻(xiàn)】
[1]雷曉莉,三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式,中小學(xué)數(shù)學(xué):高中版,2012年7期
[2]萬錕,“正弦、余弦的誘導(dǎo)公式”教學(xué)反思,當(dāng)代教育,2012年2期
摘要: 三角函數(shù)與反三角函數(shù)作為基本初等函數(shù),在光學(xué)條紋圖像分析中有著廣泛的應(yīng)用。在某些特定情況下,如硬件計算或要求快速計算時,可以通過逼近函數(shù)來計算其近似值。現(xiàn)討論三角函數(shù)及反三角函數(shù)的最佳逼近方法?;凇薹稊?shù),選擇特定區(qū)間推導(dǎo)函數(shù)的最佳逼近多項式,給出了多項式的系數(shù)與最大逼近誤差;再利用三角恒等式將其推廣至函數(shù)的整個定義區(qū)間,得到了各三角函數(shù)與反三角函數(shù)的分段逼近多項式。并且將其結(jié)果用于條紋圖像的分析,以實驗證明了所述方法的有效性。
關(guān)鍵詞: 三角函數(shù); 反三角函數(shù); 多項式逼近; 條紋圖像分析
中圖分類號: TP 301.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2013.01.005
引言三角函數(shù)與反三角函數(shù)作為基本初等函數(shù),在工程技術(shù)與科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用,但在某些特定情況下則需通過逼近函數(shù)來計算其近似值。例如,在工業(yè)中常采用單片機、硬件計算設(shè)備或各種小型系統(tǒng)來實現(xiàn)過程的控制[1],然而這些系統(tǒng)可能并不支持三角函數(shù)的庫函數(shù)計算,那么就需要尋找替代的逼近方法來計算其數(shù)值。另外,相對于一般算術(shù)運算,三角函數(shù)與反三角函數(shù)計算復(fù)雜度相對較高,計算耗時,難以滿足各種實時性要求。例如,在機器人動力學(xué)[2]方程的快速計算中,三角函數(shù)的計算也占很大的比例[3]。另外,在計算機三維建模與三維游戲中,三維模型的空間坐標(biāo)變換也涉及到大量連續(xù)的三角函數(shù)運算[4]。GPU[5]作為一種可編程的圖形處理器,利用Vertex Shader計算反三角函數(shù)也很浪費時間。在這些情況下,采用三角函數(shù)的快速近似計算可以大大提高計算效率[67],滿足各類實時性要求。同樣,在光學(xué)檢測技術(shù)中,也涉及到大量的三角函數(shù)運算。例如,傅里葉變換位相分析方法[89]中,大量的復(fù)指數(shù)運算需通過正余弦函數(shù)的計算來實現(xiàn);相移步距未知情況下的相移算法中,需使用反余弦函數(shù)來求解相對相移量[10];各種位相分析方法一般需通過四象限反正切函數(shù)逐像素計算條紋圖像上的位相分布[11];而在多視角(口徑)測量[1213]中,則需利用坐標(biāo)變換來實現(xiàn)各視角測量結(jié)果的配準(zhǔn)與拼接,也要用到大量的三角函數(shù)計算。這些計算消耗大量時間,已成為快速測量或?qū)崟r測量的一個瓶頸問題,同時也使得測量數(shù)據(jù)的硬件或固件計算處理難以實現(xiàn)。三角函數(shù)與反三角函數(shù)的快速近似計算可采用多種方法實現(xiàn)。其中,查表法首先對函數(shù)特定區(qū)間按特定分辨率進(jìn)行采樣并計算其數(shù)值,并建表存儲在內(nèi)存中。使用時,直接訪問相應(yīng)地址即可獲得需要的三角函數(shù)值。查表法簡便易行,效率很高,但需要占用一定的內(nèi)存空間。特別是當(dāng)精度要求提高時,所需內(nèi)存的大小也需相應(yīng)地增大。泰勒級數(shù)也常被用來計算函數(shù)的近似值。根據(jù)泰勒定理,一個無限可微函數(shù)可由其泰勒展開式無限逼近。但泰勒級數(shù)收斂較為緩慢,無法實現(xiàn)低階高精度的逼近。例如在區(qū)間[-1,1]上用泰勒級數(shù)計算反正切函數(shù)值時,若要精度達(dá)到10-3數(shù)量級,需將其展開至49階;若要精度達(dá)到10-4數(shù)量級,則需將其展開至499階。這一現(xiàn)象說明,當(dāng)精度要求較高時,泰勒級數(shù)并不是一種實用有效的函數(shù)逼近方法。另一種方法是采用最小二乘多項式逼近三角函數(shù),該多項式與目標(biāo)函數(shù)之間的平方距離可達(dá)到極小值。由于最小二乘多項式系數(shù)的計算十分簡單,該方法較易于實現(xiàn)。采用這種方法,僅需5階和7階多項式即可分別使上述區(qū)間內(nèi)的反正切函數(shù)的求解精度達(dá)到10-3和10-4數(shù)量級,其逼近效率遠(yuǎn)高于泰勒級數(shù)法。但是,這種最小二乘多項式并非是最優(yōu)的。換言之,存在階數(shù)更低的多項式可達(dá)到相同的精度。不同于上述方法,本文討論三角函數(shù)及反三角函數(shù)的最佳逼近方法,推導(dǎo)了基于無窮范數(shù)的最佳逼近多項式。光學(xué)儀器第35卷
關(guān)鍵詞:三角函數(shù);數(shù)形結(jié)合;誘導(dǎo)公式;逆用公式
一、重視三角函數(shù)的定義,注意兩種定義的教學(xué)順序
在教學(xué)過程中,我在兩個班的教學(xué)中用了不同的教學(xué)順序:甲班先從銳角三角函數(shù)的定義過渡到任意角三角函數(shù)的定義:若任意α的終邊上一點P(x,y)(x≠0);令r=OP,則sinα=■,cosα=■,tanα=■。再從P為特殊位置即P為∠α的終邊與單位圓交點時,引入三角函數(shù)的第二種定義,學(xué)生學(xué)得較為自然,在應(yīng)用如“角α終邊經(jīng)過一點P(3,-4),求角α的三個三角函數(shù)值”時正確率較高。
而乙班則嚴(yán)格按照課本要求:先引入單位圓定義任意角三角函數(shù):若任意α的終邊與單位圓交于一點Q(x,y)(x≠0);則sinα=y,cosα=x,tanα=■,通過課本12頁的例1求出■的終邊與單位圓的交點坐標(biāo)(■,-■) ,再求三角函數(shù)值。這個例題學(xué)生還好理解,而在例2的教學(xué)中利用教材中的方法:利用三角形相似去解決,然后才給出與銳角三角形相類似的定義,最后在用一道習(xí)題“已知∠α的終邊與射線y=-2x(x≤0)重合,求α的三角函數(shù)值”鞏固時卻出現(xiàn)了問題:作業(yè)格式混亂,錯誤很多。課后與學(xué)生交流時,都有兩個疑問:一是能否用省事的方法,即用終邊上的點坐標(biāo)直接求解?二是單位圓學(xué)來做什么用,用它來求三角函數(shù)值這不是擾亂我們的思維嗎?通過這兩個班的教學(xué)對比,我進(jìn)行了深刻的反思。
二、進(jìn)行誘導(dǎo)公式口訣的微小改變,注重數(shù)形結(jié)合記憶和運用公式
三角函數(shù)中誘導(dǎo)公式很多,學(xué)生對誘導(dǎo)公式的記憶非常頭痛,且經(jīng)常混淆,這塊內(nèi)容是教學(xué)中的重中之重。在教學(xué)中大多數(shù)教師是教給學(xué)生“奇變偶不變、符號看象限”的記憶口訣,但學(xué)生在運用過程中還是記憶不清。后來我把這種口訣更改為“符號看象限,縱變橫不變。”其理解為:把α看成銳角后,看■±α,■±α,kπ±α等角是屬于哪個象限的角,利用“符號看象限”確定變化后的函數(shù)符號,由于kπ的終邊在橫軸上,±■,±■,±■等的終邊在縱軸上,利用“縱變橫不變”確定函數(shù)名。
三、重視三角函數(shù)的性質(zhì),注重性質(zhì)學(xué)習(xí)上的微小改變
學(xué)生在學(xué)習(xí)y=sinx與y=Asin(?棕x+?漬)的圖象性質(zhì)時會混為一談,會把y=sinx中的x與y=Asin(?棕x+?漬)中的x當(dāng)成是同一個,在求單調(diào)區(qū)間等問題時常出現(xiàn)錯誤。因而我在教學(xué)中做了一個改變:學(xué)習(xí)三角函數(shù)性質(zhì)時,把三角函數(shù)寫成了:y=sinα,y=cosα與y=tanα,這樣建立的關(guān)系是α與y的對應(yīng)關(guān)系,在橫軸上也寫成α 軸。這樣我們在研究y=Asin(?棕x+?漬)的有關(guān)性質(zhì)時,把?棕x+?漬看作 α來研究,然后再求出x的值或范圍。
四、重視正弦函數(shù)的五個相位與y=Asin(?棕x+?漬)和x軸交點橫坐標(biāo)的關(guān)系
三角函數(shù)y=sinα的圖象中,在一個周期內(nèi)把第一個上升的零點作為第一相位點0,以此類推,分別得出第二到第五相位點■, π,■,2π。
在y=Asin(?棕x+?漬)(A>0)的一個周期內(nèi)的圖象和上述相比較可得出如下結(jié)論:
利用這些關(guān)系能夠很快從圖象中求出?棕和?漬的值。
五、重視三角公式中和、差、倍角公式的逆用
許多三角習(xí)題都要進(jìn)行公式的逆用,而公式的逆用又是學(xué)生最不擅長的,從而給學(xué)習(xí)造成了許多困難。公式的逆用主要有:
(1)由和差角公式得出的輔助角公式:asinx+bcosx=■sin(x+?漬),其中?漬角的確定是學(xué)生最容易出錯的,因而在教學(xué)中要求學(xué)生不能貪快,在書面表達(dá)上要寫出:asinx+bcosx=■(■sinx+■cosx)=■sin(x+?漬),這樣利用cos?漬=■,或sin?漬=■或tan?漬=■從而求出銳角?漬的值。還要要求學(xué)生熟記■,■,■的正、余弦值。
(2)由倍角公式得出的降冪公式:sinxcosx=■sin2x,sin2x=■,cos2x=■。這些公式的正確運用是做好三角化簡題的前題,在三角復(fù)習(xí)中要多加強調(diào)與練習(xí)。
一、 “給角求值”
一般所給出的角都是非特殊角,從表面來看是很難的,但仔細(xì)觀察則非特殊角與特殊角總有一定的關(guān)系。解題時,要利用觀察得到的關(guān)系,結(jié)合三角關(guān)系轉(zhuǎn)化為特殊角,并且求出特殊角的三角函數(shù)而得解。
點評本題中“切化弦”是解題的關(guān)鍵,它為逆用
和角公式鋪平了道路,然后通過對角的合理變換,將其轉(zhuǎn)化為特殊角的三角函數(shù)值的求解問題。
二、 “給值求值”
給出某些角的三角函數(shù)式的值,求另外一些角的三角函數(shù)式的值,解題關(guān)鍵在于“變角”,使其角相同或具有某種關(guān)系。
點評化未知角為已知角的思考,抓住了問題的本質(zhì)是函數(shù)值與自變量之間的最基本的對應(yīng)關(guān)系,而不是“變角”技巧。同時,在求解三角函數(shù)值時,一方面要注意角的取值情況,切勿出現(xiàn)增根,另一方面要關(guān)注角與角之間的關(guān)系。通過應(yīng)用整體法來處理各個角,以減少問題的運算量。
三、 “給值求角”
實質(zhì)上也轉(zhuǎn)化為“給值求值”,關(guān)鍵也是變角,把所求角用含有已知角的式子表示,由所得的函數(shù)值結(jié)合該自變量的取值范圍求得角。
求“動點軌跡的方程”是解析幾何部分的重點和難點,我們要求學(xué)生在解答時要注意完備性與純粹性。完備性即軌跡上一個點也不能漏掉;純粹性即軌跡上一個點也不能增加。讓很多學(xué)生頭疼的是,最后求出來的曲線方程是否符合完備性和純粹性?方程后面有沒有附加條件?怎樣做可以避免這類問題的錯誤?我們就學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的問題來談一談如何有效地去掉動點軌跡中多余的點。
下面是兩道學(xué)生作業(yè)題中出現(xiàn)的問題:求出一個軌跡方程便結(jié)束,以為完成了所有解答,卻不知還有多余的點要去除。
例1 蘇教版選修2-1第64頁第3題:
已知動拋物線的準(zhǔn)線為y軸,且經(jīng)過點A(1,0),求拋物線焦點的軌跡方程。
學(xué)生解
設(shè)焦點為F(x,y),
由拋物線定義得AF=d=1,
代入坐標(biāo)得(x-1)2+y2=1。
分析 本題的題設(shè)描述的是拋物線的焦點、準(zhǔn)線和拋物線上一點的關(guān)系,使用定義可以建立幾何等式,進(jìn)一步得到代數(shù)等式,但是在使用拋物線定義時,要注意焦點不在準(zhǔn)線上,所以本題還需要添加如下過程:
因為焦點F不在準(zhǔn)線y軸上,所以x≠0,
所以焦點的軌跡方程為(x-1)2+y2=1,其中x≠0。
例2 蘇教版選修2-1第64頁第4題:
在求軌跡方程時,很多往往算出一個方程便結(jié)束,出現(xiàn)作業(yè)題“對而不全”的情況,求動點軌跡如何去掉多余的點,總結(jié)起來應(yīng)注意以下幾種情況:
1. 有些題目中含有已知曲線,如橢圓、雙曲線、拋物線,它們的定義中都有附加條件,解題時要根據(jù)曲線的定義來考慮完備性和純粹性,如例1;
2. 利用三角形的三點不共線,去掉多余的點,如例2;
1.《三角函數(shù)》在中學(xué)數(shù)學(xué)中的地位
《三角函數(shù)》是中學(xué)數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容之一,它的基礎(chǔ)主要是幾何中的相似形和圓,研究的方法主要是代數(shù)的研究方法,因此,三角函數(shù)的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步把代數(shù)和幾何聯(lián)系起來了.《三角函數(shù)》知識是在冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)之后進(jìn)行研究學(xué)習(xí)的,而對于人教版數(shù)學(xué)必修一第一章的內(nèi)容,學(xué)生因為沒有適應(yīng)高中的學(xué)習(xí)環(huán)境,對新的知識、新的學(xué)習(xí)方法掌握得不是很好,《三角函數(shù)》的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生進(jìn)一步理解研究函數(shù)的思想和方法.
2.《三角函數(shù)》的教材編排
中學(xué)數(shù)學(xué)把三角學(xué)內(nèi)容分成兩個部分,第一部分放在義務(wù)教育第三學(xué)段,第二部分放在高中階段.在義務(wù)教育第三學(xué)段,主要研究《銳角三角函數(shù)》和《解直角三角形》的內(nèi)容.在高中階段的三角內(nèi)容是三角學(xué)的主體部分,包括解斜三角形、三角函數(shù)、反三角函數(shù)和簡單的三角方程.
3三角函數(shù)重點知識的教學(xué)討論
“三角函數(shù)”的內(nèi)容,主要是任意角三角函數(shù)的概念、三角函數(shù)誘導(dǎo)公式以及三角函數(shù)圖像與性質(zhì)三方面的知識,掌握好這些基礎(chǔ)知識,是三角函數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)其它知識的奠基.
3.1“任意角的三角函數(shù)”的概念教學(xué)
任意角三角函數(shù)概念的重點是任意角的正弦、余弦、正切的定義.它是本節(jié)乃至本章的基本概念,是學(xué)習(xí)其它與三角函數(shù)有關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ),具有根本的重要作用.解決這一重點的關(guān)鍵,是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用平面直角坐標(biāo)系中角的終邊上的點的坐標(biāo)來表示三角函數(shù).
在本節(jié)課的教學(xué)過程中,最重要的是引導(dǎo)學(xué)生回顧初中時學(xué)習(xí)的銳角三角函數(shù)的定義,從原有的認(rèn)知基礎(chǔ)出發(fā),來認(rèn)識任意角的三角函數(shù)的定義.引導(dǎo)學(xué)生在直角坐標(biāo)系中討論,用坐標(biāo)法研究銳角三角函數(shù),進(jìn)一步討論改變終邊上的點的位置是否改變其比值.在得出結(jié)果之后,再引導(dǎo)學(xué)生思考,逐步引入單位圓,利用單位圓定義任意角的三角函數(shù),此時再結(jié)合"任意角和弧度制"中的相關(guān)知識.正弦、余弦、正切都是以角為自變量,以單位圓上點的坐標(biāo)或坐標(biāo)的比值為函數(shù)值的函數(shù),我們將它們統(tǒng)稱為三角函數(shù).在給出三角函數(shù)的定義之后,使學(xué)生明確sinα是一個整體,不是sin與α的乘積,它是“正弦函數(shù)”的一個記號,就如f(x)表示自變量為x的函數(shù)一樣,離開自變量的“sin”“cos”“tan”等式是沒有意義的.根據(jù)三角函數(shù)可以看成是自變量為實數(shù)的函數(shù),進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生討論函數(shù)的定義域、函數(shù)值等問題,同時引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義,利用數(shù)形結(jié)合的方法判斷三種函數(shù)的值在各象限的符號.利用單位圓以及三角函數(shù)線知識,推導(dǎo)出同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式:.
任意角三角函數(shù)概念是核心概念,它是解決一切三角函數(shù)問題的基點.無論是研究三角函數(shù)在各象限中的符號、特殊角的三角函數(shù)值,還是同角三角函數(shù)間的關(guān)系,以及三角函數(shù)的性質(zhì)等,都具有重要的意義.
3.2“三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式”的應(yīng)用教學(xué)
3.3“三角函數(shù)的性質(zhì)與圖像”的重點教學(xué)
三角函數(shù)的圖像和性質(zhì)(定義域、值域、周期性、奇偶性和單調(diào)性)是三角函數(shù)的重點.教材中主要學(xué)習(xí)正弦函數(shù)、余弦函數(shù)、正切函數(shù)的圖像與性質(zhì),要求學(xué)生熟練掌握三角函數(shù)圖像的形狀特征,并能在圖像直觀下研究函數(shù)的性質(zhì).教師在教學(xué)過程中利用信息技術(shù)工具(如幾何畫板),快捷地作出三角函數(shù)的圖像,利用動態(tài)演示功能,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖像的特點,觀察函數(shù)變化的過程,運用數(shù)形結(jié)合的方法研究三角函數(shù)的性質(zhì),反過來再根據(jù)性質(zhì)進(jìn)一步地認(rèn)識函數(shù)的圖像,使學(xué)生認(rèn)識及運用三角函數(shù)的性質(zhì).
在討論過正弦函數(shù)的圖像之后,再結(jié)合圖像總結(jié)正弦函數(shù)的性質(zhì).由于在這之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的性質(zhì),因此可以根據(jù)類似的思想討論正弦函數(shù)的性質(zhì),得出正弦函數(shù)是周期函數(shù),其最小正周期是2π,及其奇偶性、單調(diào)性.
其次是余弦函數(shù)圖象與性質(zhì).如同正弦函數(shù)圖像,利用余弦線作余弦函數(shù)圖像比較復(fù)雜,因此根據(jù)教材的建議,在作出正弦曲線的基礎(chǔ)上,利用誘導(dǎo)公式六,通過圖像變換得出余弦曲線.使學(xué)生加強正弦函數(shù)與余弦函數(shù)的聯(lián)系,為學(xué)生提供通過圖像變換作出函數(shù)圖像的機會,滲透數(shù)形結(jié)合思想.接下來的討論可以根據(jù)研究正弦函數(shù)圖像的方法,包括對余弦函數(shù)性質(zhì)的探討.
《銳角三角函數(shù)》是浙教版《數(shù)學(xué)》九年級下冊第一章的首節(jié)內(nèi)容。銳角三角函數(shù)反映了直角三角形中邊角之間的關(guān)系,它在解決實際問題中起著重要的作用。這節(jié)課的教學(xué)要使學(xué)生進(jìn)一步體會比和比例、圖形的相似、推理證明等數(shù)學(xué)知識之間的聯(lián)系,經(jīng)歷從特殊到一般的探究過程,體會數(shù)形結(jié)合的方法,為學(xué)習(xí)銳角三角函數(shù)、利用銳角三角函數(shù)解決實際問題奠定基礎(chǔ)。
二、學(xué)情分析
從學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知特征來看,九年級學(xué)生的思維活躍,接受能力較強,具備了一定的數(shù)學(xué)探究活動經(jīng)歷和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識。
從學(xué)生已具備的知識和技能來看,九年級學(xué)生已經(jīng)掌握直角三角形中各邊和各角的關(guān)系,能靈活運用相似圖形的性質(zhì)及判定方法解決問題,有較強的推理證明能力。在這節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一次函數(shù)、反比例函數(shù)、二次函數(shù),對函數(shù)有了較深的了解。
三、教學(xué)目標(biāo)
這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為:經(jīng)歷銳角的正弦、余弦和正切的探索過程,了解三角函數(shù)的概念;掌握正弦、余弦和正切的符號,會用符號表示一個銳角的三角函數(shù);掌握在直角三角形中,銳角三角函數(shù)與邊之比的關(guān)系;了解銳角的三角函數(shù)值都是正實數(shù),會根據(jù)銳角三角函數(shù)的定義求銳角三角函數(shù)值。
四、教學(xué)重點、難點
這節(jié)課的教學(xué)重點是:銳角的正弦、余弦、正切和銳角三角函數(shù)的概念。教學(xué)難點是:銳角三角函數(shù)的概念。
五、教學(xué)過程
(一)情景引入
問題一:甲、乙兩個登山隊在兩個傾斜角不同的斜坡上都步行了150米(如圖1),請問哪個隊登得高?它與什么有關(guān)?
問題二:沿同一斜面運動時,在斜面上所經(jīng)過的距離和水平方向、鉛直方向經(jīng)過的距離與斜面的傾斜角之間有什么關(guān)系?
問題三:如圖2,在上述過程中,請計算BC∶AB的值,你發(fā)現(xiàn)了什么?
【結(jié)論】在直角三角形中,當(dāng)∠A=30°時,BC∶AB是一個確定的值,與點B在角的邊上的位置無關(guān)。
(二)實施任務(wù)一:探索新知
1.如圖3,在邊AM上任意取一點B,作BCAN于點C。用刻度尺先量出AB、AC、BC的長度(精確到1毫米),再計算、、的值,與你的同伴交流,你發(fā)現(xiàn)了什么?(結(jié)果保留2 個有效數(shù)字)
2.如圖4,B,B1是∠α一邊上的任意兩點,作BCAC于點C,B1C1AC1于點C1. 判斷比值與,與,與是否相等,并說明理由。
教學(xué)組織:自主學(xué)習(xí)6分鐘;小組合作交流3分鐘;學(xué)生展示;教師點評總結(jié),并舉例示范。
【設(shè)計意圖】通過情景中的三個問題引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷從特殊到一般的探究過程,從而引出三角函數(shù)的定義。舉例示范可以幫助學(xué)生及時得出三角函數(shù)的定義。
(三)實施任務(wù)二:應(yīng)用新知
如圖5,在RtABC中,∠C=Rt∠,AC=2,BC=3. 求:
(1)sinA,cosB;
(2)cosA,sinB;
(3)觀察(1)(2)中的計算結(jié)果,你發(fā)現(xiàn)了什么?請說明理由。
(4)請?zhí)剿鱰anA,tanB之間的關(guān)系。
教學(xué)組織:自主學(xué)習(xí)5分鐘;學(xué)生展示。
【設(shè)計意圖】課堂檢測三角函數(shù)的定義掌握情況,由定義發(fā)現(xiàn)結(jié)論,并學(xué)會用定義去證明新的結(jié)論。
(四)實施任務(wù)三:拓展提升
如圖6,在RtABC中,∠C=Rt∠,CDAB,sinA=,求cosA和tan∠BCD。
教學(xué)組織:自主學(xué)習(xí)5分鐘;學(xué)生展示。
【設(shè)計意圖】拓展提升,活化能力,能理解三角函數(shù)的定義,并運用定義求三角函數(shù)的值。
(五)課堂小結(jié)
在本節(jié)課中,我們――
1.學(xué)習(xí)了一個重要概念:銳角三角函數(shù);
關(guān)鍵詞:數(shù)形結(jié)合;三角函數(shù);數(shù)學(xué)模式
數(shù)學(xué)家華羅庚曾說過:“數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬事休。幾何代數(shù)統(tǒng)一體,永遠(yuǎn)聯(lián)系莫分離。”數(shù)形結(jié)合就是指把抽象的數(shù)學(xué)語言與直觀的圖形結(jié)合起來,是抽象思維和形象思維的結(jié)合,通過“以形助數(shù)”或“以數(shù)解形”,可使復(fù)雜問題簡單化,抽象問題具體化,從而達(dá)到優(yōu)化解題途徑的目的。
高中數(shù)學(xué)課程中,三角函數(shù)這一章節(jié)一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點,公式太多、計算結(jié)果正負(fù)號的確認(rèn)、比較三角函數(shù)值大小等均是學(xué)生頭疼的地方。很多學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識時處于模糊狀態(tài),做題幾乎靠蒙。究其原因,因為學(xué)生不會畫或者沒記住三角函數(shù)的圖像。下面我們利用數(shù)形結(jié)合的思想,通過三角函數(shù)的圖像解決這節(jié)知識所包含的一些問題。
一、三角函數(shù)公式的記憶(以正弦函數(shù)舉例)
下面是正弦函數(shù)的幾個相關(guān)公式:
sin(α+2kπ)=sinα(k∈Z)(1) sin(-α)=-sinα(2)
sin(π-α)=sinα (3) sin(π+α)=-sinα(4)
我們通過圖像來幫助記憶,y=sinx x∈[0,2π]的圖像如下:
圖1 圖2
通過圖1可知,函數(shù)y=sinx是周期函數(shù),且周期T=2π,所以公式(1)就可以理解了。
通過圖2可知,若α為第一象限角,則sinα>0;此時-α為第四象限角,由圖像可知對應(yīng)的正弦函數(shù)值為負(fù)。
即sin(-α)<0。要實現(xiàn)等式“sin(-α)=?sinα”,顯然可知等式左邊為正,右邊為負(fù),為了滿足等式成立的要求,“?”處只能為“-”,即公式(2)sin(-α)=-sinα。
同理可知,π-α為第二象限角,且由圖像可知sin(π-α)>0,要實現(xiàn)“sin(π-α)=?sinα”,“?”處只能為“+”,即公式(3)sin(π-α)=sinα;π+α為第三象限角,且由圖像可知sin(π+α)=
?sinα,要實現(xiàn),“?”處只能為“-”。
二、三角函數(shù)值正負(fù)號的確認(rèn)(以正弦函數(shù)舉例)
圖3 圖4
三、不求值比較三角函數(shù)的大?。ㄒ哉液瘮?shù)舉例)
在三角函數(shù)這一章節(jié)中,經(jīng)常出現(xiàn)這樣一類問題:“不求值比較三角函數(shù)的大小”。這類問題是本章節(jié)學(xué)習(xí)的一個難點,學(xué)生一直在“>”與“<”之間隨機選擇,找不到解題的切入點。