三角函数中的解题易错浅析

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  在教学过程中,发现有很多学生进入高中就最怕学函数,一遇到函数问题心里就犯怵,尤其是三角函数问题。其主要原因是:三角函数公式较多,知识点散乱,很多同学容易记混,图像平移变换不得法,而且很多题目隐含条件较深不易挖掘。所以,在解题时总是出现这样那样的错误。
  一、忽视角度与弧度的统一,角度制与弧度制混用
  案例1:与π3终边相同的角连同π3在内组成的集合是 。 错解:∵与60°角终边相同的角的集合为{α|α=k·360°+60°,k∈Z},∴与π3终边相同的角的集合为{α|α=2kπ+60°,k∈Z}。错因分析:把360°化为2π,是从角度转化为弧度,而60°仍然是角度,出现了角度与弧度混用错误。正解:∵与60°角终边相同的角的集合为{α|α=k·360°+60°,k∈Z},∴与π4终边相同的角的集合为αα=2kπ+π3,k∈Z。答案:αα=2kπ+π3,k∈Z,案例2:第四象限角的集合可写成( )
  A.αk·360°<α  C.αkπ<α  错解:A或B。错因分析:选项A,B也是忽视了角度与弧度的统一。正解:D
  二、在求角的三角函数值时,对角的终边位置考虑不全面
  案例3:已知角α的终边在直线y=-3x上,求sinα+cosα的值.错解:在直线y=-3x上任取一点P(1, -3),即x=1,y=-3,则r=1+3=2,∴由三角函数的定义得sinα=yr=-32,cosα=xr=12.∴sinα+cosα=-32+12=1-32.错因分析:角的终边在一条直线上,直线相当于从原点出发的两条射线,在解题时没有注意讨论,造成解答不全。正解:当α为第二象限角时,在终边上任取一点P1(-1,3), 则|OP1|=r=2,由三角函数定义得sinα= yr=32,cosα=xr=-12,∴sinα+cosα=3-12.当α为第四象限角时,在终边上任取一点P2(1,-3),则|OP2|=r=2,由三角函数定义得sinα=yr= -32,cosα=xr=12,∴sinα+cosα=-3+12.综上所述:sinα+cosα=±3-12.
  三、不理解三函数的定义
  案例4:已知角θ的顶点为坐标原点,始边为x轴的正半轴.若P(4,y)是角θ终边上一点,且sinθ=-5)5,则y= 。错解:因P(4,y)是角θ终边上一点且sinθ=-5)5,∴sinθ=y=-5)5.错因:题中P点不在单位圆上,不能直接用定义表示sinθ,而应利用下列方法求解,若角α终边上任意一点P(x,y),|OP|=r,则sinα=yr,cosα=xr,tanα=yx这两个定义是等价的。正解: ∵P(4,y)是角θ终边上一点,由三角函数的定义知。sinθ=y\r(16+y2),又sinθ=-5)5,∴y\r(16+y2)=-5)5,解得y=-8.
  四、求值时,忽视了角的取值范围
  案例5:已知θ∈(0,π),sinθ+cosθ=3)-12,则tanθ的值为( )
  A.-3或-3)3 B.-3)3 C.-3 D.-3)2
  错解:由sinθ+cosθ=3)-12两边平方得:1+2sinθ·cosθ=1-3)2,即sinθ·cosθ=-3)4,∴sinθ·cosθ=sinθ·cos θsin2θ+cos2θ=tanθ1+tan2θ=-3)4,解之得tanθ=-3或tanθ=-3)3.选A。错因分析:上述解法中,没有考虑题设中的限制条件,即没有根据条件判定sinα与cosα的符号,由sinθ+cosθ=3)-12两边平方扩大了θ的取值范围引起增解.由sinθ+cosθ=3)-12两边平方得sinθ·cosθ=-3)4,由sinθ·cosθ=sin θ·cos θsin2θ+cos2θ=tan θ1+tan2θ=-3)4,解得tanθ=-3或tanθ=-3)3,由于θ∈(0,π),0|cosθ|,∴|tanθ|>1,即θ∈\a\vs4\al\co1(\f(π34)π,∴tanθ<-1,∴tanθ=-3)3,舍去。故tanθ=-3。在利用sinθ±cosθ,sinθcosθ之间的关系解题时,往往容易忽略角的取值范围,造成增解或失解。在已知sinθcosθ的值,求sinθ+cosθ或sinθ-cosθ的值时,需开方,因此要由角的范围确定取“+”还是“-”。
  五、对公式理解不全面或记忆不准确,导致符号产生错误
  案例6:化简:sin[(k+1)π+θ]·cos[(k+1)π-θ]sin(kπ+θ)·cos(kπ-θ)(k∈Z)。错解:原式=sinθcos(-θ)sinθcosθ=sinθcosθsinθcosθ=1。错因分析:由于题目中k的奇偶性不确定,不能直接运用诱导公式。上述解法对公式混淆不清,造成解题过程错误。所以,在解题时要对k进行分类讨论。
  正解:①当k取偶数时,设k=2n(n∈Z),则原式= sin[(2n+1)π+θ]sin(2nπ+θ)·cos[(2n+1)π-θ]cos(2nπ-θ)= sin(π+θ)sinθ·cos(π-θ)cosθ=sinθ·cosθsinθ·cosθ =1.②当k取奇数时,设k=2n+1(n∈Z),则原式= sin[(2n+2)π+θ]sin[(2n+1)π+θ]·cos[(2n+2)π-θ]cos[(2n+1)π-θ]= sinθcos(-θ)sin(π+θ)cos(π-θ)=sinθcosθsinθcosθ =1,综上,原式=1.
  案例7:已知sinπ4-α=a, 0<α<π2, 求sin5π4+α的值。
  错解:∵0 <α<π2, ∴- π4<π4–α<π4,∴cosπ4-α>0,∴cosπ4-α=1-sin2π4-α=1-a2, sin5π4+α=sin3π2-π4-α=cosπ4-α=1-a2,错因分析:对使用诱导公式求三角函数值时,对符号的确定没有掌握好,在sin3π2-π4-α中,把“π4 - α”看成锐角来确定三角函数值的符号。
  正解:∵0<α<π2,∴-π4<π4 -α<π4,∴cosπ4-α>0.∴cosπ4-α=1-sin2π4-α=1-a2∴sin5π4+α=sin3π2-π4-α=-cosπ4-α= -1-a2.
  六、没有弄清楚周期函数的定义
  案例8:利用定義求f(x)=sin2x-π6的最小正周期。错解:∵f(x+2π)=sin2(x+2π)-π6=sin2x-π6+4π=sin2x-π6=f(x), ∴f(x)的最小正周期是T=2π。错因分析:错解中求的不是最小正周期.对于函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),其最小正周期为2πω。正解:令z=2-π6,∵x∈R,∴z∈R,又∵y=sinz的周期是2π,而z+2π=2x-π6+2π=2(x+π)- π6.∴f(x+π)=sin2(x+π)-π6=sin2x-π6+2π=sin2x-π6=f(x). ∴f(x)的最小正周期是T=π。
  在解题出现错误,是常见的事,并不可怕,关键是不应该把错误改正草草了事,而是要从“错”中去“悟”。一是要感悟错因,二是要感悟相关知识薄弱点,三是要感悟思维盲点,只有这样才能彻底纠正错误,才能确保不会再范,增强学好三角函数的信心。
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