预备阶段:三角函数 · Day 5 / 51
基本恒等式与化简
三角恒等式化简
🎯 今天要会做什么
- 记住三条基本恒等式(尤其第一条 sin2x+cos2x=1)。
- 会用它们化简三角式子,或由一个函数值求出另一个。
前几天认识了 sin、cos、tan 和象限符号。今天学三条「公式」,它们后面会一直用到——化简、求值、积分、极限都靠它。
📖 知识点精讲
1. 三条基本恒等式
sin2x+cos2x=1,
tanx=cosxsinx,
1+tan2x=sec2x(secx=cosx1).
第一条最重要。它其实就是 Day 2 单位圆上的勾股定理:交点 (cosx, sinx) 到圆心的距离是 1,所以两条直角边的平方和 =12。
写法提醒:sin2x 就是 (sinx)2,也就是「先求 sinx,再平方」。
2. 这三条能干什么
- 互相替换:看到 1−cos2x,就可以换成 sin2x;看到 sin2x+cos2x,直接写 1。
- 求值:知道 sinx,用第一条求出 cosx(符号靠象限定,见 Day 4)。
- 把 tan 拆开:tanx=cosxsinx。
✍️ 例题精解
例 1 由一个值求另一个
已知 sinx=53,且 x 在第二象限,求 cosx。
解 用第一条恒等式:
cos2x=1−sin2x=1−(53)2=1−259=2516.
开方得 cosx=±54。第二象限 cosx<0(Day 4 的象限符号),所以取
cosx=−54.
关键:开方有正负两个,靠象限挑出对的那个。
例 2 化简(替换)
化简 sinx1−cos2x(设 sinx=0)。
解 1−cos2x=sin2x,代进去:
sinx1−cos2x=sinxsin2x=sinx.
例 3 化简(把 tan 拆开)
化简 cosx⋅tanx。
解 tanx=cosxsinx,约掉 cosx:
cosx⋅tanx=cosx⋅cosxsinx=sinx.
🧮 课堂练习
先自己做,再展开看答案。错题归入「三角函数」分类。
- 化简 1−sin2x。
- 化简 sin2x+cos2x+3。
- 化简 cosx1−sin2x(设 cosx=0)。
- 已知 cosx=1312 且 x 在第四象限,求 sinx。
- 化简 sin2x+sin2xtan2x。(提示:1+tan2x=sec2x)
参考答案
- 1−sin2x=cos2x。
- sin2x+cos2x=1,所以 =1+3=4。
- 1−sin2x=cos2x,故 cosxcos2x=cosx。
- sin2x=1−(1312)2=16925,sinx=±135;第四象限 sinx<0,取 −135。
- sin2x(1+tan2x)=sin2x⋅sec2x=cos2xsin2x=tan2x。
📝 历年真题
恒等式本身真题里不单独出题,但它是工具:化简、对称区间积分(Day 37)、求极限都要反复用到。今天把这三条背熟、会替换就行。
🔑 小结 / 易错点
- 三条里第一条最重要:sin2x+cos2x=1。
- 化简先想:能不能把 1−cos2x 换成 sin2x、把 sin2x+cos2x 换成 1。
- 由 sinx 求 cosx 时,开方记得靠象限定正负。
- 今日最低要求:默写三条恒等式,会做例 2、例 3 的化简。