初中数学教案

初中数学《锐角的三角函数值》教案

来源:生物学习方法 | 小学一年级作文 | 阅读人次

21.2锐角的三角函数值
一、教法设想:
通过同学们经常使用的三角板,让同学们计算一下,当∠A=30°, ∠A=45°, 由于同学们所使用三角板大小不一,但他(她)们求得的比值都是 和 ,这是为什么呢?
由相似三角形有关性质得出:在这些直角三角形中,锐角A取一个固定值,∠A的对边与斜边的比值仍是一个固定值,进而再引入正弦,余弦的概念,并向同学说明0< sinA < 1, 0< cosA< 1(∠A为锐角).
再分别求出30°,45°,60°特殊三角函数值并应用其进行计算,进一步研究任意锐角的正弦值与余角的余弦值关系.
根据30°,45°,60°正、余弦值分析,引导同学归纳出:当角度在0°—90°间变化时,正弦值随着角度的增大(或减小)而增大(或减小);当角度在0°—90°间变化时,余弦值随着角度的增大(或减小)而减小(或增大).
适时介绍正弦和余弦表的构造. 结合实例进行查表,知其角度查正弦值或余弦值,反之亦然. 正确处理好修正值.
对学有余力的学生,也可适当介绍“sin2A+ cos2A = 1”这一重要关系式.
在学习正弦、余弦的概念后,再进一步学正切、余切较容易,可仿正弦、余弦的教法进行,对学有余力的学生也可讲授 这些重要关系式.
在教学中对0°,30°,45°,60°,90°的特殊角的三角函数值要求学生一定要熟记,为此,我们可分别列出表并编出口决让学生记易,省时易记.
表I:
三角函数 30° 45° 60°
Sinα


Cosα


tgα


口决:一,二,三,三,二,一,三九二十七.
表II.
三角函数 0° 30° 45° 60° 90°
Sinα




Cosα




tgα 0
1
──
ctgα ──
1
0
口决:0,一,二,三,四带根号,比上2要记牢.
第二行左右倒,三,四行靠推导.
【指点迷津】
本单元锐角三角函数的引进,使形与数紧密结合为一体,开辟了数形结合的新航向. 因此,在本单元教学中,务必注意数形结合思维方法的引导,应用. 用其法解决生活中的实际问题. 达到得心应手.
二、学海导航:
【思维基础】
1. 锐角三角函数定义
Rt△ABC中,∠C= 90°,AB= c,BC= a,AC= b, 则∠A的正弦,余弦,正切,余切分别是:SinA = ________ CosA =_______ tgA =________ CtgA= ________. 它们统称为∠A的锐角三角函数. (1)一锐角的三角函数值是四个_______;锐角三角函数都不可能取_________,且A为锐角时,SinA,CosA均在______~ ______内取值.
2. 特殊角的三角函数值(完成下表)

0° 30° 45° 60° 90° 增减值
Sinα
Cosα
tgα
ctgα


3. 互余角间的三角函数关系,△ABC中,∠C= 90°,A + B = 90°,∠B =90°-A,则有:
Sin(90°-A) = ___________
Cos(90°-A) = ___________
tg (90°-A) = ___________
Ctg(90°-A) = ___________.
4. 同角三角函数关系公式:(∠A为锐角).
(1)Sin2A + Cos2A = ___________; Cos2A = ___________, Sin2A = ____________.

【学法指要】
例1. 如果∠A为锐角,CosA= ,那么( )
A. 0°< A ≤30° B. 30°< A≤45°
C. 45°< A ≤60° D. 60°< A < 90°
思路分析:

当角度在0°~ 90°间变化时,余弦值随着角度的增大(或减少)而减小(或增大).
∴ 60°< A < 90° 应选D
例2. 当45°< X < 90°时,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
∴ 应选D
解选择题,采取特例法可出奇制胜,如本例取x = 60°在45°< x < 90°的范围内,很快可知Sin 60°,Cos 60°,tg60°的值,谁大谁小,相形见绌. 因之,在解决有关选择题时,根据题目的限制条件,灵活选取特殊值(也可画特殊图形,特殊点,特殊位置,特殊线等),可巧夺天工.
例3. 计算:
思咯分析:若a≠0时 , a0 = 1

对此项中的Sin36°是一项干扰支. 迷惑同学们,因为Sin36°,不是表内特殊值,求不出来,至使解题陷入僵局,其实不然. 不需要求Sin36°之值,只需要知道 即可. 因而,解题时,必须善于排除干扰支,解除困惑,准确使用数学概念,正确求出答案,对于特殊角三角函数值的计算,一. 要准确无误代入三角函数值;二. 要按照实数的运算法则进行运算;三. 运算的结果必须是最简关系式. 于是对上式便一目了然了.

例4. 已知方程 的两根为 tgθ, ctgθ,求k和θ,(θ为锐角)
思路分析:∵tgθ, ctgθ为二次方程 的二根,根据与系数关系式,得

∵tgθ• ctgθ=1 ∴k = 1
∴原方程为

即tgθ= , ctgθ= 或 tgθ= , ctg =
故θ¬1=30° θ2 = 60°
锐角三角函数与二次方程等有着千丝万缕的联系,各种知识交织在一起,因而必须把综合知识进行剖析,分解,然后各个击破,便可打通思路. 如本例,首先运用二次方程的有关知识──根与系数关系;再运用锐角三角函数的倒数关系求出K,又回到解一元二次方程来,解出二根,从中求出tgθ,ctgθ之值,再求出对应的θ之值,总之,善于剖析,化整为零,一个一个解决,对复杂的综合题便可攻破了.
例5. 在△ABC中,三边之比a:b:c = 1: :2,则SinA + tgA等于( )
A. B.
C. D.
思路分析:∵ a:b:c = 1: :2
∴ 可设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°
根据三角函数定义,可知:

∴△ABC是直角三角形,且∠C= 90°
根据三角函数定义,可知:

∴SinA + tg A

∴ 应选(A)
对于题设是以连比形式出现的,通常都是增设参数K,将未知转化已知,使问题明朗化,进而再研究三角形三边的关系,从而判定为直角三角 形,又转化为锐角三角函数问题,找到思路,这是解决此类问题的常用方法,而且又比较方便,请同学们今后遇到此类问题,可小试“牛刀”.
【思维体操】

例1. 已知AD是直角△ABC的斜边BC上的高,在△ADB及△ADC中分别作内接正方形,使每个正方形有两条边分别在DB,DA及DC,DA上,而两个正方形的第四个顶点E,F各在AB,AC上,求证:AE= AF.
揭示思路1:设∠ABC= α. 正方形EMDG与正方形DNFH的边长分别为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:
设BC = a , 且∠ABC=α,则有
AB = a cosα



同理:
∴AE = AF
由上两种思路证得AE= AF, 可发现用三角法研究几何问题,开门见山,直截了当,只要所给定的几何图形中有直角三角形. 便可应用锐角三角函数列出它们的边角关系式,再应用代数法计算一下,便可达到目的. 题设所给的问题中,未有给定直角三角形,只要能构造出直角三角形,同样也可转化为用三角法证解之,而且也比较方便,由此可见,用三角法证(解)几何问题为解几何问题又开拓了新的渠道. 为数与形结合提供了新的条件,我们应在这条新渠道不断探索,取得新的成果. 现沿这思路继续扩散.

扩散一:
如图,Rt△ABC中,有正方形DEFG,D,G分别在AB,AC上,E,F在斜边BC上,求证:EF2 = BE•FC
揭示思路:从题设及图形中都可发现有直角三角形,所以用三角法证之比较顺畅.
在Rt△BDE中,
在Rt△GFC中,
∵∠B + ∠C =90°,∴tgB = tg(90°- C) = ctgC

∵DE = GF = EF
∴EF2 = BE•CF
扩散二:

在△ABC外侧作正方形ABDM和ACEN, 过D,E向BC作垂线DF,EG,垂足分别为F,G,求证:BC = DF + EG
提示思路:观察图形可发现直角三角形DFB及直角三角形EGC. 便萌生用三角法证明,可是此时DF,EG比较分散. 设法作AH⊥BC再构两个直角三角形,通过正方形为“媒介”,这样把DF,EG就有了联系. 此时,应用锐角三角函数定义建立边角关系,便可马到成功!
在Rt△EGC中,
∴EG = b cosβ
在Rt△DBF中,同理,DF = c cosα(设b, c , α,β如图)
∴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
扩散三:

设顶角A = 108°的等腰三角形的高为h,∠A的三等分线及其外角的四等分线分别为P1,P2,求证:
揭示思路: 从图形中可发现有几个直角三角形存在,这个信息向我们提供用三角法证明是得天独厚的条件,不要犹豫,不然,将会失去良机.
如图,设△ABC的底边上的高AH = h , ∠A的三等分线AD= P1, ∠A的外角四等线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°=

扩散四:

已知:如∠BAC=90°,AD⊥BC,DE⊥AB,DF⊥AC,垂足分别为D、E、F.
求证:
揭示思路:本例直角三角形之多,用三角法证之更不宜迟,用锐角三角函数定义,列出边角关系,可十分巧妙就证得结论.
设∠ABC = α,则∠DAF = ∠CDF= α



扩散五:
在正方形ABCD中,AE平分∠BAC交BC于E,交OB于F,求证:EC = 20F
揭示思路:观察图形,图中有许多直角三角形,它启示我们用三角法作为“向导”,可直达目的地.
∠BEF = ∠ACB + ∠EAC = 45°+∠BAE
∵∠BFE= ∠CAE, ∴∠BEF = ∠BFE,
∴BE = BF
进而可知AD = DF
设正方表ABCD边长为1,又设∠BAE = ∠CAE =α
则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
应用锐角三角函数的定义研究几何问题;直观,又少添或不添设辅助线,充分发挥数的长处. 把几何问题通过锐角三角形边角关系,应用计算法,便可曲径通幽,柳暗花明. 同学们应加强这方面的学习,以拓宽几何证题思路.
三、智能显示
【动脑动手】
1. 在Rt△ABC中,∠C = 90°,则SinB + CosB的值( )
(A)大于1 (B)小于1
(C)等于1 (D)不确定
2. 在△ABC中,它的边角同时满足下列两个条件;(1)SinC=1;(2)SinA,CosB是方程4x2-cx + 1 = 0的两个根,求a,b,c及S△ABC
3.证明:“从平行四边形ABCD的顶点A,B,C,D向形外的任意直线MN引垂线AA'BB'CC'DD'垂足是A'B'C'D'(如下图)
求证:AA' + CC'=BB' + DD',现将直线MN向上移动,使得A点在直线的一侧,B、C、D三点在直线的另一侧(如中图),这时,从A、B、C、D向直线MN作垂线,垂足为A'B'C'D',那么垂线放AA'BB'CC'DD'之间存在什么关系?如将直线MN再问上移动,使两侧各有两个顶点(如下图). 从A,B,C,D向直线MN作的垂线放AA'BB'CC'DD'之间又有什么关系?根据左图,中图,右图写出你的猜想,并加以证明.

揭示思路:1. 在Rt△ABC中,∠C= 90°
由锐角三角函数定义,得


∵a + b > c

∴SinB + CosB > 1 , 应选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:

对于中图有:CC'- AA'= BB'+ DD'
对于右图有:CC'- AA'= DD'- BB'
证法1. 如图,设∠AEA'= α,则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'
由题设知,OO’为梯形BB’D’D的中位线.

∴BB'+ DD'= 2OO'
∴CC'- AA'= BB'+ DD'
(2)如图,仿(1)证法可得
CC'- AA'= 2OESinα
DD'-BB = 2OFSinβ
∵OESinα= OFSinβ,
∴CC'- AA'= DD'- BB'

证法二:(1)延长CB交MN于E,设AD与MN交于F, 又设∠AFA'= α,则∠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与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)仿证法(1)同样可证得
CC'+ BB'= BCSinα
AA'+ DD'= ADSinα
∴CC'+ BB'= AA'+DD',
∴CC'- AA'= DD'- BB'
证法三:(1)如图,作DE⊥CC', 则DD'C'E为矩形,∴CE= CC'- DD'
设∠AFA'= α, 则易知∠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)如图,仿(1)同法可证:
CC'- AA'= DD'-BB'
【创新园地】

已知△ABC中,∠BAC= 120°,∠ABC=15°,
∠A,∠B,∠C的对边分别为a, b ,c那么a:b:c = _________ (本结论中不含任何三角函数,但保留根号,请考虑多种解法).
解法一:过点B作BD⊥AC交CA的延长线于点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:如图,作AD⊥BC, 交BC于D,在AB上取AE = AC, 连CE, 作AF⊥CE,交CE于F,则∠ACE = ∠AEC= ,∠BCE= ∠ACB- 30°= 45°- 30° = 15°
∴ △BEC为等腰三角形,∴BE= CE
设AD = CD = 1, 则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:如图,作AD⊥BC, 交BC于D, 在BC上取点E,使∠BAE = ∠B = 15°,那么,连接AE, 得:∠AEC = 30°,AE = BE. 设AD = DC = 1, 则AC = ,即b = ,AE= BE = 2AD = 2,DE = AE•Cos30° =

即c = +
∴ a:b:c = (3+ ) : :( + )
=

解法四:如图,BD = x, 则2x2 = a2,
∴x =



= (参照解法一图)
解法五:
以BC为直径作⊙o, 延长CA交⊙o于在,连BD,设a =2r,则BD = r , AD=


=
解法六:建立如图坐标系,则可求:


解法七:建立如图坐标系,由B点引X轴的垂线,垂足为D,则


解法八:建立如图坐标系,设C(-1,0),B(1,0),延长CA交Y轴于点D,连结BD,则D点坐标是(0,1) ,那么|BD|= |CD| =


本例还可用面积法证明,如S△CBD= a•BD,Sin45°= BD2 ∴BD= ……
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