例1 已知角
的終邊經(jīng)過點P(2,-3)(如圖),求
的六個三角函數(shù)值.
解:∵x=2,y=-3
∴![]()
于是
![]()
![]()
例2求下列各角的六個三角函數(shù)值.
(1)0
(2)π (3)
(4) ![]()
解:(1)因為當
=0時,x=r,y=0,所以
sin0=0 cos0=1 tan0=0 cot0不存在
sec0=1 csc0不存在
(2)因為當
=π時,x=-r,y=0,所以
sinπ=0 cosπ=-1 tanπ=0 cotπ不存在
secπ=-1 cscπ不存在
(3)因為當
時,x=0,y=-r,所以
不存在 ![]()
不存在 ![]()
(4)當a=
時
,所以
sin
=1 cos
=0 tan
不存在 cot
=0
sec
不存在 csc
=1
例3填表:
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a |
0° |
30° |
45° |
60° |
90° |
120° |
135° |
150° |
180° |
270° |
360° |
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弧度 |
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例4 、 已知角a的終邊經(jīng)過P(4,-3),求2sina+cosa的值
⑵已知角a的終邊經(jīng)過P(4a,-3a),(a¹0)求2sina+cosa的值
解:⑴由定義 :
sina=-
cosa=
∴2sina+cosa=-![]()
⑵若
則sina=-
cosa=
∴2sina+cosa=-![]()
若
則sina=
cosa=-
∴2sina+cosa=![]()
例5 求函數(shù)
的值域
解: 定義域:cosx¹0 ∴x的終邊不在x軸上
又∵tanx¹0 ∴x的終邊不在y軸上
當x是第Ⅰ象限角時,
cosx=|cosx|
tanx=|tanx| ∴y=2
當x是第Ⅱ象限角時,
|cosx|=-cosx |tanx|=-tanx ∴y=-2
當x是第Ⅲ象限角時,
|cosx|=-cosx |tanx|=tanx ∴y=0
當x是第Ⅳ象限角時,
|cosx|=cosx |tanx|=-tanx ∴y=0
4.注意:
(1)以后我們在平面直角坐標系內(nèi)研究角的問題,其頂點都在原點,始邊都與x軸的非負半軸重合.
(2)OP是角
的終邊,至于是轉(zhuǎn)了幾圈,按什么方向旋轉(zhuǎn)的不清楚,也只有這樣,才能說明角
是任意的.
(3)sin
是個整體符號,不能認為是“sin”與“
”的積.其余五個符號也是這樣.
(4)定義中只說怎樣的比值叫做
的什么函數(shù),并沒有說
的終邊在什么位置(終邊在坐標軸上的除外),即函數(shù)的定義與
的終邊位置無關(guān).
(5)比值只與角的大小有關(guān).
(6)任意角的三角函數(shù)的定義與銳角三角函數(shù)的定義的聯(lián)系與區(qū)別:
任意角的三角函數(shù)就包含銳角三角函數(shù),實質(zhì)上銳角三角函數(shù)的定義與任意角的三角函數(shù)的定義是一致的,銳角三角函數(shù)是任意角三角函數(shù)的一種特例. 所不同的是,銳角三角函數(shù)是以邊的比來定義的,任意角的三角函數(shù)是以坐標與距離、坐標與坐標、距離與坐標的比來定義的. 即正弦函數(shù)值是縱坐標比距離,余弦函數(shù)值是橫坐標比距離, 正切函數(shù)值是縱坐標比橫坐標,余切函數(shù)值是橫坐標比縱坐標,正割函數(shù)值是距離比橫坐標,余割函數(shù)值是距離比縱坐標.
(7)為了便于記憶,我們可以利用兩種三角函數(shù)定義的一致性,將直角三角形置于平面直角坐標系的第一象限,使一銳角頂點與原點重合,一直角邊與x軸的非負半軸重合,利用我們熟悉的銳角三角函數(shù)類比記憶.
3.突出探究的幾個問題:
①角是“任意角”,當b=2kp+a(kÎZ)時,b與a的同名三角函數(shù)值應(yīng)該是相等的,即凡是終邊相同的角的三角函數(shù)值相等![]()
②實際上,如果終邊在坐標軸上,上述定義同樣適用![]()
③三角函數(shù)是以“比值”為函數(shù)值的函數(shù)
④
而x,y的正負是隨象限的變化而不同,故三角函數(shù)的符號應(yīng)由象限確定.
⑤定義域:對于正弦函數(shù)
,因為r>0,所以
恒有意義,即
取任意實數(shù),
恒有意義,也就是說sin
恒有意義,所以正弦函數(shù)的定義域是R;類似地可寫出余弦函數(shù)的定義域;對于正切函數(shù)
,因為x=0時,
無意義,即tan
無意義,又當且僅當角
的終邊落在縱軸上時,才有x=0,所以當
的終邊不在縱軸上時,
恒有意義,即tan
恒有意義,所以正切函數(shù)的定義域是
.從而有
![]()
2.比值
叫做
的正弦 記作: ![]()
比值
叫做
的余弦 記作: ![]()
比值
叫做
的正切 記作: ![]()
比值
叫做
的余切 記作: ![]()
比值
叫做
的正割 記作: ![]()
比值
叫做
的余割 記作:
根據(jù)相似三角形的知識,對于終邊不在坐標軸上確定的角
,上述六個比值都不會隨P點在
的終邊上的位置的改變而改變.當角
的終邊在縱軸上時,即
時,終邊上任意一點P的橫坐標x都為0,所以tan
、sec
無意義;當角
的終邊在橫軸上時,即
=kπ(k∈Z)時,終邊上任意一點P的縱坐標y都為0,所以cot
、csc
無意義,除此之外,對于確定的角
,上面的六個比值都是惟一確定的實數(shù),這就是說,正弦、余弦、正切、余切、正割、余割都是以角為自變量,以比值為函數(shù)值的函數(shù).
以上六種函數(shù),統(tǒng)稱為三角函數(shù).
對于銳角三角函數(shù),我們是在直角三角形中定義的,今天,對于任意角的三角函數(shù),我們利用平面直角坐標系來進行研究.
1.設(shè)
是一個任意角,在
的終邊上任取(異于原點的)一點P(x,y)
則P與原點的距離![]()
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2.前面我們對角的概念進行了擴充,并學(xué)習(xí)了弧度制,知道角的集合與實數(shù)集是一一對應(yīng)的,在這個基礎(chǔ)上,今天我們來研究任意角的三角函數(shù).
1.
在初中我們學(xué)習(xí)了銳角三角函數(shù),它是以銳角為自變量,邊的比值為函數(shù)值的三角函數(shù):
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24.(2010·南平模擬)人體血液里Ca2+離子的濃度一般采用g/cm3來表示。抽取一定體積
的血樣,加適量的草酸銨[(NH4)2C2O4]溶液,可析出草酸鈣(CaC2O4)沉淀,將
此草酸鈣沉淀洗滌后溶于強酸可得草酸(H2C2O4),再用KMnO4溶液滴定即可測定
血液樣品中Ca2+的濃度。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計如下實驗步驟測定血液樣品中Ca2+的濃
度:
[配制KMnO4標準溶液]下圖是配制50mLKMnO4標準溶液的過程示意圖。
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(1)請你觀察圖示判斷其中不正確的操作有(填序號)____________;
(2)其中確定50mL溶液體積的容器是(填名稱)__________________;
(3)如果按照圖示的操作所配制的溶液進行實驗,在其他操作均正確的情況下,所測得的實驗結(jié)果將____________(填偏大或偏小)
[測定血液樣品中Ca2+的濃度]抽取血樣20.00mL,經(jīng)過上述處理后得到草酸,再用0.020mol/LKMnO4溶液滴定,使草酸轉(zhuǎn)化成CO2逸出,這時共消耗12.00mL KMnO4溶液。
(4)已知草酸跟KMnO4反應(yīng)的離子方程式為:
2MnO4―+5H2C2O4+6H+=2Mnx++10CO2↑+8H2O
則式中的
________________。
(5)滴定時,根據(jù)現(xiàn)象_____________________________,即可確定反應(yīng)達到終點。
(6)經(jīng)過計算,血液樣品中Ca2+離子的濃度為________mg/cm3。
[解析](1)量筒不能用于配制溶液,視線應(yīng)該與凹液面的最低點相平讀數(shù),所以②⑤操作錯誤;(2)配制50mL一定物質(zhì)的量濃度KMnO4標準溶液需要50mL的容量瓶;(3)仰視讀數(shù)時,定容時,所加的水超過刻度線,體積偏大,所以濃度偏小。(4)~(6)血樣處理過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式依次是:①Ca2++C2O42-=CaC2O4↓;②CaC2O4+2H+=Ca2++H2C2O4;③2MnO4―+5H2C2O4+6H+=2Mnx++10CO2↑+8H2O,由此可得如下關(guān)系式:5Ca2+-5CaC2O4-5H2C2O4-2MnO4―,所以n(Ca2+)=
n(MnO4-)=
×0.0120L
×0.020mol·L-1=6.0×10-4mol,血液樣品中Ca2+的濃度=
=1.2×10-3g/cm3=1.2mg/cm3。對于反應(yīng)③根據(jù)電荷守恒,2×(-1)+6×(+1)=2×(+x),所以x=2。草酸溶液無色,當反應(yīng)正好完全進行的時候,多加一滴KMnO4溶液,溶液恰好由無色變?yōu)樽霞t色。
[答案](1)②⑤ (2)容量瓶 (3)偏小
(4)2 (5)溶液由無色變?yōu)樽霞t色 (6)1.2
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23.(2010·石家莊模擬)用質(zhì)量分數(shù)為36.5%的濃鹽酸(密度為1.16g/cm3)配制成1mol/L的稀鹽酸,F(xiàn)實驗室僅需要這種鹽酸220mL。試回答下列問題:
(1)配制稀鹽酸時,應(yīng)選用容量為______mL的容量瓶;
(2)經(jīng)計算需要______mL濃鹽酸,在量取時宜選用下列量筒中的______。
A.5mL B.10mL C.25mL D.50mL
(3)在量取濃鹽酸后,進行了下列操作:
①等稀釋的鹽酸其溫度與室溫一致后,沿玻璃棒注入250mL容量瓶中。
②往容量瓶中小心加蒸餾水至液面接近環(huán)形標線2-3 cm處,改用膠頭滴管加蒸餾水,使溶液的凹面底部與瓶頸的環(huán)形標線相切。
③在盛鹽酸的燒杯中注入蒸餾水,并用玻璃棒攪動,使其混合均勻。
④用蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2至3次,并將洗滌液全部注入容量瓶
上述操作中,正確的順序是(填序號)____________。
(4)在上述配制過程中,用剛剛洗滌潔凈的量筒來量取濃鹽酸,其配制的稀鹽酸濃度是______(填“偏高”、“偏低”、“無影響”)。若未用蒸餾水洗滌燒杯內(nèi)壁或未將洗滌液注入容量瓶,則配制的稀鹽酸濃度是____________(填“偏高”、“偏低”、“無影響”)。
[解析](1)由于實驗室里沒有220mL容量瓶,所以必須選用250mL容量瓶,先配制250mL溶液,再從其中取出220mL即可。(2)c(HCl)=
=
=11.6mol/L。加水稀釋前后HCl的物質(zhì)的量不變,所以11.6mol/L·V(HCl)=250mL×1mol/L,解得V(HCl)=21.6mL,應(yīng)該選擇25mL的量筒量取。(3)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液基本步驟為:計算→稱量或量取→溶解→冷卻后轉(zhuǎn)移洗滌→振蕩后定容→倒轉(zhuǎn)搖勻,所以正確的順序是③①④②。(4)用剛剛洗滌潔凈的量筒來量取濃鹽酸,量取的鹽酸被稀釋了,其物質(zhì)的量比實際偏小,所配制溶液的濃度偏低;若未用蒸餾水洗滌燒杯內(nèi)壁或未將洗滌液注入容量瓶,則一部分溶質(zhì)損失,所配制溶液的濃度偏低。
[答案](1)250 (2)21.6 C (3)③①④② (4)偏低;偏低
22.(2010·興義模擬)Ba2+是一種重金屬離子,有一環(huán)境監(jiān)測小組欲利用Na2S2O3、KI、K2Cr2O7等試劑測定某工廠廢水中Ba2+的濃度。
(1)現(xiàn)需配制250mL 0.100mol·L-1標準Na2S2O3溶液,所需要的玻璃儀器除量筒、250mL容量瓶、玻璃棒外,還需要_________________________。
(2)需準確稱取Na2S2O3固體的質(zhì)量為_______________g。
(3)另取廢水50.00mL,控制適當?shù)乃岫燃尤俗懔康腒2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;沉淀經(jīng)洗滌.過濾后,用適量的稀鹽酸溶解,此時CrO42-全部轉(zhuǎn)化為Cr2O72-;再加過量KI溶液反應(yīng),反應(yīng)液中再滴加上述Na2S2O3溶液,反應(yīng)完全時,消耗Na2S2O2溶液36.00mL。已知有關(guān)的離子方程式為:
①Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O;
②I2+2S2O32-=2I-+S4O62-。
試計算該工廠廢水中Ba2+的物質(zhì)的量濃度。
[解析](1)配制0.100mol·L-1的Na2S2O3溶液時,將Na2S2O3固體在燒杯中溶解,將溶液沿玻璃棒轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中,用膠頭滴管定容,所以必須使用到這三種玻璃儀器。
(2)m(Na2S2O3)=0.250L×0.100mol·L-1×158g·mol-1=3.95g。
(3)設(shè)Ba2+的物質(zhì)的量為x,則有:
Ba2+~BaCrO2~
Cr2O72-~
I2~3S2O32-
1mol 3mol
xmol 36.00×0.100×10-3mol
mol
所以c(Ba2+)
mol·L-1
[答案](1)膠頭滴管 (2)3.95 (3)0.024mol·L-1
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