一、教法設想:
通過同學們經常使用的三角板,讓同學們計算一下,當∠A=30°, ∠A=45°, 由于同學們所使用三角板大小不一,但他(她)們求得的比值都是 和 ,這是為什么呢?
由相似三角形有關性質得出:在這些直角三角形中,銳角A取一個固定值,∠A的對邊與斜邊的比值仍是一個固定值,進而再引入正弦,余弦的概念,并向同學說明0< sinA < 1, 0< cosA< 1(∠A為銳角).
再分別求出30°,45°,60°特殊三角函數值并應用其進行計算,進一步研究任意銳角的正弦值與余角的余弦值關系.
根據30°,45°,60°正、余弦值分析,引導同學歸納出:當角度在0°—90°間變化時,正弦值隨著角度的增大(或減小)而增大(或減小);當角度在0°—90°間變化時,余弦值隨著角度的增大(或減小)而減小(或增大).
適時介紹正弦和余弦表的構造. 結合實例進行查表,知其角度查正弦值或余弦值,反之亦然. 正確處理好修正值.
對學有余力的學生,也可適當介紹“sin2A+ cos2A = 1”這一重要關系式.
在學習正弦、余弦的概念后,再進一步學正切、余切較容易,可仿正弦、余弦的教法進行,對學有余力的學生也可講授 這些重要關系式.
在中對0°,30°,45°,60°,90°的特殊角的三角函數值要求學生一定要熟記,為此,我們可分別列出表并編出口決讓學生記易,省時易記.
表I:
三角函數30°45°60°
Sinα
Cosα
tgα
口決:一,二,三,三,二,一,三九二十七.
表II.
三角函數0°30°45°60°90°
Sinα
Cosα
tgα0
1
──
ctgα──
1
0
口決:0,一,二,三,四帶根號,比上2要記牢.
第二行左右倒,三,四行靠推導.
【指點迷津】
本單元銳角三角函數的引進,使形與數緊密結合為一體,開辟了數形結合的新航向. 因此,在本單元中,務必注意數形結合思維方法的引導,應用. 用其法解決生活中的實際問題. 達到得心應手.
二、學海導航:
【思維基礎】
1. 銳角三角函數定義
Rt△ABC中,∠C= 90°,AB= c,BC= a,AC= b, 則∠A的正弦,余弦,正切,余切分別是:SinA = ________ CosA =_______ tgA =________ CtgA= ________. 它們統稱為∠A的銳角三角函數. (1)一銳角的三角函數值是四個_______;銳角三角函數都不可能取_________,且A為銳角時,SinA,CosA均在______~ ______內取值.
2. 特殊角的三角函數值(完成下表)
0°30°45°60°90°增減值
Sinα
Cosα
tgα
ctgα
3. 互余角間的三角函數關系,△ABC中,∠C= 90°,A + B = 90°,∠B =90°-A,則有:
Sin(90°-A) = ___________
Cos(90°-A) = ___________
tg (90°-A) = ___________
Ctg(90°-A) = ___________.
4. 同角三角函數關系公式:(∠A為銳角).
(1)Sin2A + Cos2A = ___________; Cos2A = ___________, Sin2A = ____________.
【學法指要】
例1. 如果∠A為銳角,CosA= ,那么( )
A. 0°< A ≤30° B. 30°< A≤45°
C. 45°< A ≤60° D. 60°< A < 90°
思路分析:
當角度在0°~ 90°間變化時,余弦值隨著角度的增大(或減少)而減小(或增大).
∴ 60°< A < 90° 應選D
例2. 當45°< X < 90°時,有( )
A. Sin x > Cos x > tg x B. tg x > Cos x > Sin x
C. Cos x > Sin x > tg x D. tg x > Sin x > Cos x
思路分析: ∵ 45°< x < 90° ∴ 取A = 60°
, ∴tg x > Sin x > Cos x
∴ 應選D
解選擇題,采取特例法可出奇制勝,如本例取x = 60°在45°< x < 90°的范圍內,很快可知Sin 60°,Cos 60°,tg60°的值,誰大誰小,相形見絀. 因之,在解決有關選擇題時,根據題目的限制條件,靈活選取特殊值(也可畫特殊圖形,特殊點,特殊位置,特殊線等),可巧奪天工.
例3. 計算:
思咯分析:若a≠0時 , a0 = 1
對此項中的Sin36°是一項干擾支. 迷惑同學們,因為Sin36°,不是表內特殊值,求不出來,至使解題陷入僵局,其實不然. 不需要求Sin36°之值,只需要知道 即可. 因而,解題時,必須善于排除干擾支,解除困惑,準確使用數學概念,正確求出答案,對于特殊角三角函數值的計算,一. 要準確無誤代入三角函數值;二. 要按照實數的運算法則進行運算;三. 運算的結果必須是最簡關系式. 于是對上式便一目了然了.
例4. 已知方程 的兩根為 tgθ, ctgθ,求k和θ,(θ為銳角)
思路分析:∵tgθ, ctgθ為二次方程 的二根,根據與系數關系式,得
∵tgθ? ctgθ=1 ∴k = 1
∴原方程為
即tgθ= , ctgθ= 或 tgθ= , ctg =
故θ1=30° θ2 = 60°
銳角三角函數與二次方程等有著千絲萬縷的聯系,各種知識交織在一起,因而必須把綜合知識進行剖析,分解,然后各個擊破,便可打通思路. 如本例,首先運用二次方程的有關知識──根與系數關系;再運用銳角三角函數的倒數關系求出K,又回到解一元二次方程來,解出二根,從中求出tgθ,ctgθ之值,再求出對應的θ之值,總之,善于剖析,化整為零,一個一個解決,對復雜的綜合題便可攻破了.
例5. 在△ABC中,三邊之比a:b:c = 1: :2,則SinA + tgA等于( )
A. B.
C. D.
思路分析:∵ a:b:c = 1: :2
∴ 可設a = k, b = k , c = 2k ( k > 0 )
∴a2 + b2 = k2 + ( k)2= 4k2 = (2k)2 = c2
∴ △ABC是直角三角形,且∠C= 90°
根據三角函數定義,可知:
∴△ABC是直角三角形,且∠C= 90°
根據三角函數定義,可知:
∴SinA + tg A
∴ 應選(A)
對于題設是以連比形式出現的,通常都是增設參數K,將未知轉化已知,使問題明朗化,進而再研究三角形三邊的關系,從而判定為直角三角 形,又轉化為銳角三角函數問題,找到思路,這是解決此類問題的常用方法,而且又比較方便,請同學們今后遇到此類問題,可小試“牛刀”.
【思維體操】
例1. 已知AD是直角△ABC的斜邊BC上的高,在△ADB及△ADC中分別作內接正方形,使每個正方形有兩條邊分別在DB,DA及DC,DA上,而兩個正方形的第四個頂點E,F各在AB,AC上,求證:AE= AF.
揭示思路1:設∠ABC= α. 正方形EMDG與正方形DNFH的邊長分別為a , b
∵AD = AG + DG = a?tgα + a
AD = AH + DH = b?Ctgα+b
∴a tgα + a = b ctgα+b
∴
= b?ctgα= AH.
∴AE = AF
揭示思路2:
設BC = a , 且∠ABC=α,則有
AB = a cosα
同理:
∴AE = AF
由上兩種思路證得AE= AF, 可發現用三角法研究幾何問題,開門見山,直截了當,只要所給定的幾何圖形中有直角三角形. 便可應用銳角三角函數列出它們的邊角關系式,再應用代數法計算一下,便可達到目的. 題設所給的問題中,未有給定直角三角形,只要能構造出直角三角形,同樣也可轉化為用三角法證解之,而且也比較方便,由此可見,用三角法證(解)幾何問題為解幾何問題又開拓了新的渠道. 為數與形結合提供了新的條件,我們應在這條新渠道不斷探索,取得新的成果. 現沿這思路繼續擴散.
擴散一:
如圖,Rt△ABC中,有正方形DEFG,D,G分別在AB,AC上,E,F在斜邊BC上,求證:EF2 = BE?FC
揭示思路:從題設及圖形中都可發現有直角三角形,所以用三角法證之比較順暢.
在Rt△BDE中,
在Rt△GFC中,
∵∠B + ∠C =90°,∴tgB = tg(90°- C) = ctgC
∴
∵DE = GF = EF
∴EF2 = BE?CF
擴散二:
在△ABC外側作正方形ABDM和ACEN, 過D,E向BC作垂線DF,EG,垂足分別為F,G,求證:BC = DF + EG
提示思路:觀察圖形可發現直角三角形DFB及直角三角形EGC. 便萌生用三角法證明,可是此時DF,EG比較分散. 設法作AH⊥BC再構兩個直角三角形,通過正方形為“媒介”,這樣把DF,EG就有了聯系. 此時,應用銳角三角函數定義建立邊角關系,便可馬到成功!
在Rt△EGC中,
∴EG = b cosβ
在Rt△DBF中,同理,DF = c cosα(設b, c , α,β如圖)
∴EG + DF = b Cosβ + c cosα
在 Rt△ABH中,BH = c cosα
在 Rt△ACH中,CH = b cosβ
∵BC = BH + CH , ∴BC = b cosβ + c cosα
∴BC = EG + DF
擴散三:
設頂角A = 108°的等腰三角形的高為h,∠A的三等分線及其外角的四等分線分別為P1,P2,求證:
揭示思路: 從圖形中可發現有幾個直角三角形存在,這個信息向我們提供用三角法證明是得天獨厚的條件,不要猶豫,不然,將會失去良機.
如圖,設△ABC的底邊上的高AH = h , ∠A的三等分線AD= P1, ∠A的外角四等線AE = P2,∠BAC= 108°,AB = AC,
∴∠DAH = 18°
在Rt△ADH中,cos18°=
∵ ∠CAE = (180°-108°)= 18°
∠ACB = (180°-108°)= 36°
∴∠AEC = 18°
在Rt△AHE中,Sin18°=
擴散四:
已知:如∠BAC=90°,AD⊥BC,DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分別為D、E、F.
求證:
揭示思路:本例直角三角形之多,用三角法證之更不宜遲,用銳角三角函數定義,列出邊角關系,可十分巧妙就證得結論.
設∠ABC = α,則∠DAF = ∠CDF= α
擴散五:
在正方形ABCD中,AE平分∠BAC交BC于E,交OB于F,求證:EC = 20F
揭示思路:觀察圖形,圖中有許多直角三角形,它啟示我們用三角法作為“向導”,可直達目的地.
∠BEF = ∠ACB + ∠EAC = 45°+∠BAE
∵∠BFE= ∠CAE, ∴∠BEF = ∠BFE,
∴BE = BF
進而可知AD = DF
設正方表ABCD邊長為1,又設∠BAE = ∠CAE =α
則OA= OB =
在Rt△ABE中,BE = AB?tgα= BF
BF = OB-OF = OB - OA?tgα
∴ABtgα= OB - OAtgα
∴OF = OA?tgα= ( -1)
EC= BC-BE = 1-1?tgα= 1- +1 = 2 - = ( -1)
∴EC = 20F
應用銳角三角函數的定義研究幾何問題;直觀,又少添或不添設輔助線,充分發揮數的長處. 把幾何問題通過銳角三角形邊角關系,應用計算法,便可曲徑通幽,柳暗花明. 同學們應加強這方面的學習,以拓寬幾何證題思路.
三、智能顯示
【動腦動手】
1. 在Rt△ABC中,∠C = 90°,則SinB + CosB的值( )
(A)大于1 (B)小于1
(C)等于1 (D)不確定
2. 在△ABC中,它的邊角同時滿足下列兩個條件;(1)SinC=1;(2)SinA,CosB是方程4x2-cx + 1 = 0的兩個根,求a,b,c及S△ABC
3.證明:“從平行四邊形ABCD的頂點A,B,C,D向形外的任意直線MN引垂線AA'BB'CC'DD'垂足是A'B'C'D'(如下圖)
求證:AA' + CC'=BB' + DD',現將直線MN向上移動,使得A點在直線的一側,B、C、D三點在直線的另一側(如中圖),這時,從A、B、C、D向直線MN作垂線,垂足為A'B'C'D',那么垂線放AA'BB'CC'DD'之間存在什么關系?如將直線MN再問上移動,使兩側各有兩個頂點(如下圖). 從A,B,C,D向直線MN作的垂線放AA'BB'CC'DD'之間又有什么關系?根據左圖,中圖,右圖寫出你的猜想,并加以證明.
揭示思路:1. 在Rt△ABC中,∠C= 90°
由銳角三角函數定義,得
∵a + b > c
∴SinB + CosB > 1 , 應選A.
2. ∵SinC = 1 , ∴∠C = 90°
∵SinA + CosB = ,SinA CosB =
又A + B = 90°, ∴B = 90°-A
∴CosB = Cos(90°-A ) = SinA
∴c = 4 , A= 30°, a = 2 , b =
3. 猜想如下:
對于中圖有:CC'- AA'= BB'+ DD'
對于右圖有:CC'- AA'= DD'- BB'
證法1. 如圖,設∠AEA'= α,則AA'= AESinα= (OA-OE)Sinα= OASinα-OESinα,又CC'= CESinα= (OC + OE ) Sinα= (OA + OE ) Sinα = OASinα+ OESinα
∴CC'- AA'= 2OESinα
∵OO'= OESinα, ∴CC'- AA'= 2OO'
由題設知,OO’為梯形BB’D’D的中位線.
∴BB'+ DD'= 2OO'
∴CC'- AA'= BB'+ DD'
(2)如圖,仿(1)證法可得
CC'- AA'= 2OESinα
DD'-BB = 2OFSinβ
∵OESinα= OFSinβ,
∴CC'- AA'= DD'- BB'
證法二:(1)延長CB交MN于E,設AD與MN交于F, 又設∠AFA'= α,則∠BEB'= α,在Rt△EBB'中,
∵BE= CE- CB
∴BB'= BESinα- CBSinα
在R t△ECC'中,Sinα= ,
∴CC’= CESinα
∵CC'- BB'= BCSinα
在Rt△AA'F與Rt△FDD'中.
AA'= AFSinα, DD'= DFSinα
∵DF= AD - AF
∴DD'= ADSinα- AFSinA'
∴DD'= ADSinα- AA'
∴DD'+ AA'= ADSinα
∵AD= BC, ∴CC'- BB'= DD'+ AA'
∴CC'- AA'= BB'+ DD'
(2)仿證法(1)同樣可證得
CC'+ BB'= BCSinα
AA'+ DD'= ADSinα
∴CC'+ BB'= AA'+DD',
∴CC'- AA'= DD'- BB'
證法三:(1)如圖,作DE⊥CC', 則DD'C'E為矩形,∴CE= CC'- DD'
設∠AFA'= α, 則易知∠CDE= α 在Rt△CDE中,
∴CC'- DD'= CDSinα
在Rt△AFA'中, AA'= AFSinα
在Rt△FBB'中, BB'= BFSinα
∴BB'= (AB- AF)Sinα= ABSinα- AFSinα
∴AA'+ BB'= ABSinα
∵AB = CD, ∵AA'+ BB'= CC'- DD'
∴CC'- AA'= DD'+ BB'
(2)如圖,仿(1)同法可證:
CC'- AA'= DD'-BB'
【創新園地】
已知△ABC中,∠BAC= 120°,∠ABC=15°,
∠A,∠B,∠C的對邊分別為a, b ,c那么a:b:c = _________ (本結論中不含任何三角函數,但保留根號,請考慮多種解法).
解法一:過點B作BD⊥AC交CA的延長線于點D.
∴∠BAC=120°,
∠ABC= 15°, ∴∠ACB= ∠DBC=45°,∠ABD= 30°
在Rt△ABD中,Sin30°= ∴AD= c
Cos30°= , ∴BD =
∴b - BD - AD =
a =
∴ a:b:c =
=
解法二:如圖,作AD⊥BC, 交BC于D,在AB上取AE = AC, 連CE, 作AF⊥CE,交CE于F,則∠ACE = ∠AEC= ,∠BCE= ∠ACB- 30°= 45°- 30° = 15°
∴ △BEC為等腰三角形,∴BE= CE
設AD = CD = 1, 則AC = , 即b =
∴CE = 2 AC Cos30°=
∴AB= AE + EB = + , 即c = +
∴BD =
∴BC = BD + DC = 3 + ,即a = 3 +
∴ a:b:c = (3+ ): :( + )
=
解法三:如圖,作AD⊥BC, 交BC于D, 在BC上取點E,使∠BAE = ∠B = 15°,那么,連接AE, 得:∠AEC = 30°,AE = BE. 設AD = DC = 1, 則AC = ,即b = ,AE= BE = 2AD = 2,DE = AE?Cos30° =
∴
即c = +
∴ a:b:c = (3+ ) : :( + )
=
解法四:如圖,BD = x, 則2x2 = a2,
∴x =
= (參照解法一圖)
解法五:
以BC為直徑作⊙o, 延長CA交⊙o于在,連BD,設a =2r,則BD = r , AD=
=
解法六:建立如圖坐標系,則可求:
解法七:建立如圖坐標系,由B點引X軸的垂線,垂足為D,則
解法八:建立如圖坐標系,設C(-1,0),B(1,0),延長CA交Y軸于點D,連結BD,則D點坐標是(0,1) ,那么BD= CD =
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