第一篇:高觀點(diǎn)下的兩角和與差的正余弦公式教學(xué)設(shè)計(jì)
高觀點(diǎn)下的兩角和與差的正、余弦公式教學(xué)設(shè)計(jì)
438600 湖北省羅田縣第一中學(xué) 陳清華
1.設(shè)計(jì)背景
三角函數(shù)和三角恒等變換是高中數(shù)學(xué)課程的傳統(tǒng)內(nèi)容,三角函數(shù)是刻畫周期現(xiàn)象的一種非常重要的初等函數(shù)模型,其中三角恒等變換在發(fā)展學(xué)生的推理能力和運(yùn)算能力方面具有重要的教育價(jià)值.向量是近代數(shù)學(xué)中的基本概念之一,它既是代數(shù)的對象,又是幾何的對象,它是溝通
[1]代數(shù)、幾何與三角函數(shù)的一種工具.人教A版必修4教材在編排上,在三角函數(shù)和三角恒等變換兩章之間刻意安排了平面向量的內(nèi)容,充分體現(xiàn)了將近代數(shù)學(xué)中的的一個(gè)重要的模型——向量,作為一種工具在三角恒等變換中加以應(yīng)用,這很符合《高中數(shù)學(xué)課程課標(biāo)》(以下簡稱標(biāo)準(zhǔn))的數(shù)學(xué)模型化理念,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型觀,著力于滲透數(shù)學(xué)建模的思想.數(shù)學(xué)是一種文化,數(shù)學(xué)的發(fā)展過程是一部人類探索數(shù)學(xué)的光輝歷史?!稑?biāo)準(zhǔn)》中提倡:在教學(xué)過程中融入豐富的數(shù)學(xué)史知識,尋求數(shù)學(xué)進(jìn)步的歷史軌跡,領(lǐng)會數(shù)學(xué)的美學(xué)價(jià)值,提高學(xué)生的文化素養(yǎng).三角學(xué)的歷史源遠(yuǎn)流長,起源于天文觀測和歷法推算,三角函數(shù)源于幾何問題,它是幾何問題代數(shù)化的典例。在教學(xué)過程中,如果融入三角學(xué)的歷史知識,通過查閱文獻(xiàn)資料,引領(lǐng)學(xué)生了解三角函數(shù)的發(fā)生發(fā)展歷程,并融入現(xiàn)代化的向量工具,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí),使學(xué)生在探究活動中不僅知其“源”,而且知其所原。
2.教學(xué)流程 ? 三維目標(biāo) 知識與技能
? 初步了解三角學(xué)的歷史淵源,感知三角函數(shù)的發(fā)展歷程,體會數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵.? 從幾何直觀上初步理解兩角差的余弦公式,并初步體會向量數(shù)量積在推導(dǎo)兩角超的余弦公式中的工具性作用.過程與方法
? 查閱數(shù)學(xué)史資料,認(rèn)識帕普斯“弦圖”并探索其中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)奧秘.? 觀察“弦圖”發(fā)現(xiàn)并構(gòu)建“單位圓”,嘗試在“單位圓”上探究兩角差的余弦之間的關(guān)系.? 借助幾何直觀化“單位圓”和向量的工具,嘗試類比推導(dǎo)兩角和與差的三角函數(shù)公式.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.感受數(shù)學(xué)文化,初步體會數(shù)學(xué)史的豐富內(nèi)涵,體會向量將幾何直觀轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算的工具作用.2.通過變式探究活動,經(jīng)歷類比推理過程,體會從一般到特殊的數(shù)學(xué)思想在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用.? 教學(xué)重難點(diǎn)
? 重點(diǎn):探究兩角差的余弦之間的關(guān)系,并利用單位圓和向量推導(dǎo)兩角差的余弦公式.? 難點(diǎn):類比推導(dǎo)兩角和與差的三角函數(shù)公式 ? 教學(xué)流程 3.教學(xué)過程
3.1回溯三角學(xué)的歷史,追本溯源認(rèn)識三角變換
角學(xué)起源于航海、歷法推理、和天文測量研究,最初主要是研究球面三角,由于間接測量、測繪工作的需要出現(xiàn)了平面三角學(xué)理論。設(shè)計(jì)1:認(rèn)識“弦圖”:從平面幾何中發(fā)現(xiàn)兩角差的正、余弦關(guān)系
公元3世紀(jì)末,亞歷山大的數(shù)學(xué)家帕普斯(Pappus)在其《數(shù)學(xué)匯編》第5卷第4部分中給出這樣一個(gè)命題:如圖1,設(shè).和[2]
是以為
為直徑的半圓上的一點(diǎn),的垂線,為垂足.則
是半圓在點(diǎn)處的切線,圖1 圖2 證明:由于命題等價(jià)于又只需證:是梯形的中位線,所以,即
.顯然有,試用,所以,試用線段(比)分別表示
.中,中,中,與
知,且
知,故
; ,;
;的關(guān)系.;表示
.得證....,又因?yàn)?所以原問題1:如圖1所示,設(shè)解析:由知:問題2:如圖2所示,不妨設(shè)以及解析:在在在,問題3:結(jié)合問題2的結(jié)論,試探究解析:由又在又由中,且
且所以問題4:結(jié)合問題3類似地,試探究解析:如圖2可知,又因?yàn)橛衷谥?,?/p>
且
與
知,故
的關(guān)系
所以
古埃及天文學(xué)家克羅狄斯·托勒密利用兩角和差的三角關(guān)系繪制了現(xiàn)存最早的三角函數(shù)弦表,在天文學(xué)和測量計(jì)算中有很重要的應(yīng)用.制作弦表的原理如以下“弦圖”所示:
設(shè)計(jì)意圖:根據(jù)蘇和姆林斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論,尋找符合學(xué)生認(rèn)知的切入點(diǎn),以一個(gè)古老的平面幾何命題為依托,引導(dǎo)學(xué)生從簡潔的幾何圖形中發(fā)現(xiàn)其所蘊(yùn)含的三角知識,給學(xué)生一個(gè)意外的“驚喜”,激發(fā)學(xué)生繼續(xù)深入探究的興趣。其實(shí)命題的本身并不難用三角形相似得以證明,學(xué)生很容易用初中所學(xué)的三角形相似得出結(jié)論,然而這個(gè)命題中所蘊(yùn)含的三角函數(shù)線的內(nèi)涵卻需要我們細(xì)細(xì)品味.評注:從學(xué)生所熟悉的平面幾何證明過程中重溫舊知,從已認(rèn)知的圖式中發(fā)現(xiàn)新的圖式,打破了學(xué)生原有的認(rèn)知平衡,如一石激起千層浪般激發(fā)學(xué)生的思維,通過層層設(shè)問進(jìn)行合理建構(gòu),引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)略新的知識的發(fā)生和發(fā)展過程,體驗(yàn)從平面幾何圖形中發(fā)現(xiàn)三角變換的奧秘,平中見奇.設(shè)計(jì)2:發(fā)現(xiàn)并構(gòu)建“單位圓”:由三角形的內(nèi)角通往任意角的橋梁
問題5:我們發(fā)現(xiàn)上述的弦圖只能表示范圍內(nèi)的兩角差的三角函數(shù)關(guān)系,結(jié)合任意角以及任意角的三角函數(shù)的定義,教材上是用旋轉(zhuǎn)的方式產(chǎn)生任意角的終邊,并利用單位圓定義任意角的三角函數(shù)的,如何將三角形內(nèi)角向任意角推廣,我們自然就會想到能否合理構(gòu)建單位圓,運(yùn)用單位圓周上點(diǎn)的任意旋轉(zhuǎn)得到任意角,在上述探究過程中其實(shí)我們已經(jīng)構(gòu)建出了單位圓,你能發(fā)現(xiàn)它嗎? 解析:引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“弦圖”蘊(yùn)含的“單位圓”,為了方便運(yùn)算,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“坐標(biāo)化”的思想,建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系如圖3所示,為任意角的兩角和與差的三角公式的推導(dǎo)架設(shè)橋梁,鋪平道路.圖3 圖4 設(shè)計(jì)意圖:根據(jù)現(xiàn)代心理學(xué)理論,認(rèn)知沖突中學(xué)習(xí)過程中起著很重要的作用,教師在教學(xué)過程中應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的實(shí)際巧妙地設(shè)置認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生的思維,讓學(xué)生萌生探明究竟的沖動和渴望,形成學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,促進(jìn)創(chuàng)造性思維的發(fā)展.評注:在人教A版必修4第3.1.1節(jié)的教材中提到:“由于這里涉及的三角函數(shù)的問題,是的余弦問題,所以可以考慮聯(lián)系單位圓上的三角函數(shù)線或向量的知識.” 并且給出了如圖4所示的圖形對銳角的兩角差的余弦公式進(jìn)行了簡單推導(dǎo).推導(dǎo)的過程和設(shè)計(jì)1的推導(dǎo)過程類似,然而圖4的直接給出卻顯得有些突兀,有些學(xué)生對于為什么構(gòu)建這樣的圖形感覺無法理解,教材沒有給學(xué)生的認(rèn)知搭建幫助理解的“腳手架”,那么作為課堂的主導(dǎo)者的教師就應(yīng)該為學(xué)生的認(rèn)知搭建符合學(xué)生認(rèn)知最近反展區(qū)的“腳手架”.在教學(xué)過程中,如果教師能夠結(jié)合數(shù)學(xué)史的知識,追尋三角知識的發(fā)展歷程,站在三角知識的產(chǎn)生的源頭的高度上對教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?,?gòu)建符合學(xué)生認(rèn)知圖式和適應(yīng)學(xué)生心理的數(shù)學(xué)情境,適度地重現(xiàn)知識的發(fā)生和發(fā)展的過程,讓學(xué)生在探究活動中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué),體驗(yàn)殊途同歸的奧妙,讓數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)真正做到返璞歸真,更加自然,往往會起到觸動心弦的效果。
3.2 融入近代數(shù)學(xué)元素——向量,助推任意兩角差的余弦公式
設(shè)計(jì)3:引進(jìn)向量工具:讓三角變換在代數(shù)運(yùn)算中精彩演繹 問題6:任意角的三角函數(shù)是在單位圓上定義,對于任意的兩個(gè)角上表示?
分為兩種情況:
和
來考慮,如圖5和6.,如何在單位圓解析:對于任意的兩個(gè)角
圖5
圖6 問題7:如圖5所示,在單位圓中?
解析:由,以及根據(jù)向量的數(shù)量積
知:,如何運(yùn)用向量方法表示,即
設(shè)計(jì)意圖:向量是近代數(shù)學(xué)中重要的數(shù)學(xué)概念之一,是溝通代數(shù)和幾何的一種工具,體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的思想.問題6是為了滲透了分類討論和數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法,引導(dǎo)學(xué)生合理構(gòu)建任意兩角的差,問題7結(jié)合向量的數(shù)量積運(yùn)算和坐標(biāo)化的思想,實(shí)現(xiàn)三角變換在代數(shù)運(yùn)算中的精彩演繹,體現(xiàn)向量的工具性和模型化.例1 利用差角余弦公式求的值
解析:由變式1 試求的值.或易得:
例2 已知是第三象限角,求的值
設(shè)計(jì)意圖:根據(jù)桑代克的練習(xí)律理論,對新知進(jìn)行強(qiáng)化和遷移應(yīng)用,可以增進(jìn)學(xué)生對新知的認(rèn)知和理解,鞏固新形成的圖式,體驗(yàn)只要知道的值就可以求的值的過程.設(shè)計(jì)4:對稱與變換:類比推導(dǎo)問題8:對于任意的兩個(gè)角?
解析:如圖7所示,作地可以得出:的終邊關(guān)于軸對稱可得的終邊,類似
公式,如何在單位圓上表示
?試用向量方法表示
圖7,設(shè)計(jì)意圖:通過對稱變換在單位圓上構(gòu)造,并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用向量方法推導(dǎo)出進(jìn)一步地鞏固向量推導(dǎo)兩角差的余弦公式的過程.問題9:結(jié)合三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式,能否用推導(dǎo)出?
解析:由
知:
用替換易得:
評注:運(yùn)用以前所學(xué)的三角函數(shù)的誘導(dǎo)公式,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正弦和余弦之間的互換,體驗(yàn)換元的思想方法在三角變換中的重要作用.4.小結(jié)反思
角差的余弦公式是所有三角變換的基礎(chǔ),有的教材上是用向量來處理的,這與傳統(tǒng)教材的處理法大不一樣,究竟哪種編排法更好,更符合學(xué)生的認(rèn)知?向量法的實(shí)質(zhì)是說這兩個(gè)公式事實(shí)上是描述圓上的任意角的旋轉(zhuǎn)變換。這樣更加形式化了。新數(shù)學(xué)運(yùn)動有過失敗的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)代的、形式化的東西在數(shù)學(xué)科學(xué)的確很先進(jìn),但并不一定是適合學(xué)生的。作為教育,一方面要讓學(xué)生領(lǐng)會數(shù)學(xué)思想的原初發(fā)生發(fā)展過程,另一方面又要引導(dǎo)學(xué)生能從各個(gè)方面欣賞已經(jīng)得到的數(shù)學(xué)結(jié)果,提高認(rèn)識能力。兩角差的正弦、余弦公式既反映了三角的重要發(fā)展,又反映了三角變換的深刻本質(zhì),但是否要用本質(zhì)的、深刻的東西取代最初本原的思想,對教師的教學(xué)觀念,評鑒課程的能力提出了高的要求。
考文獻(xiàn)
[1] 全日制普通高中數(shù)學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)).(2004).[2] 張小明,汪小勤.兩角和差的三角公式推導(dǎo)——數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)例研究.數(shù)學(xué)教學(xué),2007.02
第二篇:兩角和差正余弦公式的證明
兩角和差正余弦公式的證明
北京四中數(shù)學(xué)組 皇甫力超
論文摘要:
本文對兩角和差的正余弦公式的推導(dǎo)進(jìn)行了探討。在單位圓的框架下 , 我們得到了和角余弦公式(方法 1)與差角余弦公式(方法 2)。在三角形的框架下 , 我們得到了和角正弦公式(方法 3 ~11)與差角正弦公式(方法 12,13)。
關(guān)鍵詞:
兩角和差的正余弦公式 正文:
兩角和差的正余弦公式是三角學(xué)中很重要的一組公式。下面我們就它們的推導(dǎo)證明方法進(jìn)行探討。
由角 , 的三角函數(shù)值表示 的正弦或余弦值 , 這正是兩角和差的正余弦公式的功能。換言之 , 要推導(dǎo)兩角和差的正余弦公式 , 就是希望能得到一個(gè)等式或方程 , 將 或
與 , 的三角函數(shù)聯(lián)系起來。的三角函數(shù)。因此 , 由和角公式容根據(jù)誘導(dǎo)公式 , 由角 的三角函數(shù)可以得到
易得到對應(yīng)的差角公式 , 也可以由差角公式得到對應(yīng)的和角公式。又因?yàn)?, 即原角的余弦等于其余角的正弦 , 據(jù)此 , 可以實(shí)現(xiàn)正弦公式和余弦公式的相互推導(dǎo)。因此 , 只要解決這組公式中的一個(gè) , 其余的公式將很容易得到。
(一)在單位圓的框架下推導(dǎo)和差角余弦公式 注意到單位圓比較容易表示 ,和 , 而且角的終邊與單位圓的交點(diǎn)坐標(biāo)可
與 , 的三以用三角函數(shù)值表示 , 因此 , 我們可以用單位圓來構(gòu)造聯(lián)系 角函數(shù)值的等式。
1.和角余弦公式
(方法 1)如圖所示, 在直角坐標(biāo)系 角 的始邊為 于點(diǎn) C;角 , 交 始邊為 ,由兩點(diǎn)間距離公式得
;
于點(diǎn) A, 終邊交 , 終邊交
中作單位圓 , 并作角 , 和 , 使
于點(diǎn) B;角 始邊為 , 終邊交 ,于點(diǎn)。從而點(diǎn) A, B, C和 D的坐標(biāo)分別為,。
注意到 , 因此。
注記:這是教材上給出的經(jīng)典證法。它借助單位圓的框架 , 利用平面內(nèi)兩點(diǎn)間距離公式表達(dá)兩條相等線段, 從而得到我們所要的等式。注意, 公式中的 和 為任意角。
2.差角余弦公式
仍然在單位圓的框架下 , 用平面內(nèi)兩點(diǎn)間距離公式和余弦定理表達(dá)同一線段, 也可以得到我們希望的三角等式。這就是
(方法2)如圖所示, 在坐標(biāo)系 的始邊均為 , 交
于點(diǎn) C, 角 ,中作單位圓 終邊交
。, 并作角 和 , 使角 和
于點(diǎn) A,角 終邊交 于點(diǎn)。從而點(diǎn) A, B的坐標(biāo)為由兩點(diǎn)間距離公式得。
由余弦定理得。
從而有。
注記:方法 2 中用到了余弦定理 , 它依賴于 要補(bǔ)充討論角 和 的終邊共線, 以及 情形中依然成立。
在上邊的證明中 , 用余弦定理計(jì)算
是三角形的內(nèi)角。因此, 還需
大于 的情形。容易驗(yàn)證 , 公式在以上的過程也可以用勾股定理來進(jìn)行。
(二)在三角形的框架下推導(dǎo)和差角正弦公式
除了在單位圓的框架下推導(dǎo)和差角的余弦公式 , 還可以在三角形中構(gòu)造和角或差角來證明和差角的正弦公式。
1.和角正弦公式(一)
(方法3)如圖所示, , ,為 的
邊上的高 ,為
邊上的高。設(shè) , 則。從而有 , , 。
因此 。
注意到 從而有 , , 整理可得。
注記:在方法 3 中 , 用 邊上高
和與底角 , 相關(guān)的三角函數(shù), 從兩個(gè)角度來表示 , 從而得到所希望的等式關(guān)系。這一證明所用的圖形是基于鈍角三角形的 , 對基于直角或銳角三角形的情形 , 證明過程類似。
利用方法 3 中的圖形 , 我們用類似于恒等變形的方式 , 可以得到下面的
(方法 4)如圖所示, , , 則
為 的。
邊上的高 ,為
邊上的高。設(shè)
注意到 , 則有,即。從而有。
利用正弦定理和射影定理 , 將得到下面這個(gè)非常簡潔的證法。注意證明利用的圖形框架與方法 3,4 所用的圖形框架是相同的。
(方法 5)如圖所示 , 則有
為 的
邊上的高。設(shè) , , ,。由正弦定理可得 , 其中 d為 的外接圓直徑。
由 得 , 從而有。
2.和角正弦公式(二)方法 3,4 和 5 利用的圖形框架是將角 , 放在三角形的兩個(gè)底角上。如果將這兩個(gè)角的和作為三角形的一個(gè)內(nèi)角 , 將會有下面的幾種證法(方法 6~11)。
(方法 6)如圖所示 , 作 , , 則
于D, 交 , ,外接圓于 E, 連。
和
。設(shè)設(shè) 的外接,圓直徑,為 d, 則有。
所以有。
注意到 , 從而。
(方法 7)如圖所示 , , , 則
為 的
邊上的高 , , 則
為
邊上的高。設(shè)
。設(shè) , , ,。, 又
從而。整理可得。
(方法 8)如圖所示 , 作 設(shè) 。
于D, 過 D作 , 則 ,于 F, ,設(shè)
于G。, 從而 ,所以。
注意到 , 則有。
注記:我們用兩種不同的方法計(jì)算 法來計(jì)算 , 得到了和角的正弦公式。如果我們用兩種方, 則可以得到和角的余弦公式。由上圖可得 , , 從而有而可得。
。注意到 , 從方法 6,7 和 8 都是用角 , 的三角函數(shù)從兩個(gè)角度表示圖形中的同一線段 , 從而構(gòu)造出我們所希望的等式關(guān)系。
(方法 9)如圖所示 , 設(shè) ,,為 的
邊上的高。設(shè) , , 從而有
方法 9 利用面積關(guān)系構(gòu)造三角恒等式。下面這兩個(gè)證法的思路則有所不同。
(方法 10)如圖所示 , 設(shè) , 則
為 , 從而 的外接圓直徑d, 長度為d。設(shè) ,注記:這一證明用到了托勒密定理:若 和。
是圓內(nèi)接四邊形的對角線 , 則有
(方法 11)如圖所示 , 則。設(shè)
為 , 則 的
邊上的高。設(shè) , ,方法 10 和 11 將某一線段作為基本量 , 利用與角 ,相關(guān)的三角函數(shù)表示其它線段 , 再通過聯(lián)系這些線段的幾何定理(托勒密定理或正弦定理), 構(gòu)造出我們希望的等式關(guān)系。
3.差角正弦公式
仍然還是在三角形中 , 我們可以在三角形的內(nèi)角里構(gòu)造出差角來。方法 12 和 13 便是用這種想法來證明的。
(方法 12)如圖所示 ,于 E, 則 。設(shè) , , 從而有 , 記 , 作
(方法 13)如圖所示 , , 則 ,為 的外接圓直徑 , 長度為 d。設(shè)。從而 ,方法 12 和 13 的基本思路仍然是用兩種不同方法計(jì)算同一線段 , 借此來構(gòu)造等式關(guān)系。
很顯然 , 在這十二種證法中 , 方法 1 和 2 更具普遍性。換言之 , 這兩種方法中出現(xiàn)的角 , 是任意角。而其余方法中 , 角 和 則有一定的限制 , 它們都是三角形的內(nèi)角(甚至都是銳角)。因此 , 對于方法 3~13, 我們需要將我們的結(jié)果推廣到角 和
是任意角的情形。具體而言 , 我們要證明:如果公式對任意 任意角也成立。
容易驗(yàn)證 , 角 和
成立 , 則對
中至少有一個(gè)是軸上角(即終邊在坐標(biāo)軸上的角), 我們的公式是成立的。下面證明 , 角 和 都是象限角(即終邊在坐標(biāo)系的某一象限中的角)時(shí) , 我們的公式也成立。不妨設(shè) 為第二象限角 , 為第三象限角 , 從而有
從而
同理可證, 公式對于象限角 3~13 推導(dǎo)的公式推廣到角
和 的其它組合方式都成立。因此 , 我們可以將方法 , 是任意角的情形。
兩角和差的正余弦公式是三角學(xué)中很基本的一組公式。其推導(dǎo)證明對指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)很有幫助。從上文中可以看到 , 這一探究過程可分為四個(gè)步驟:
(1)明確推導(dǎo)證明的目標(biāo):構(gòu)造聯(lián)系 和 等式或方程 ;
(2)簡化課題:四個(gè)公式只要解決一個(gè) , 其余的都可由它推出 ;(3)解決問題:利用單位圓或三角形作為聯(lián)系
和
三角函數(shù)與
或
三角函數(shù)與
或 的的工具 , 尋找我們希望的等式關(guān)系 ;
(4)完善解決問題的方法:考察方法是否有普遍性。如果普遍性有欠缺 , 可考慮將其化歸為已解決的情形 , 必要時(shí)還要進(jìn)行分類討論。
參考文獻(xiàn):
1.谷丹:全面數(shù)學(xué)教育觀與知識形成過程的教學(xué)——三個(gè)教學(xué)個(gè)案及分析 , 《開放的視野 , 務(wù)實(shí)的努力》, 中央民族大學(xué)出版社 ,2006 年 3 月第 27 ~32 頁。
2.人民教育出版社中學(xué)數(shù)學(xué)室:全日制普通高級中學(xué)教科書 << 數(shù)學(xué)(第一冊下)>>(必修), 人民教育出版社 ,2003 年 12 月第 34 ~ 35 頁。
第三篇:兩角差的余弦公式教學(xué)反思
兩角差的余弦公式教學(xué)反思
兩角差的余弦公式是任意角三角函數(shù)知識的延伸,是后繼內(nèi)容兩角和與差的正弦、余弦、正切,以及二倍角公式的知識基礎(chǔ)。
之前我在新舊教材中都講過這個(gè)內(nèi)容,經(jīng)過這次培訓(xùn),我又對這一內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì),重新備課。就之前與之后的教學(xué),我進(jìn)行了反思。
一、反思教學(xué)理念:新課程理念的靈魂是三個(gè)教學(xué)目標(biāo)的整合,關(guān)注學(xué)生的發(fā)展。知識可以通過傳授獲得,技能可以通過訓(xùn)練掌握。態(tài)度和情感價(jià)值觀需要學(xué)生參與獲得。這樣,課堂教學(xué)中,要重視學(xué)生的參與、體驗(yàn)過程。但老師的指導(dǎo)作用也不可忽視,沒有老師的引導(dǎo),學(xué)生的行動、思維就很難達(dá)到一個(gè)較高的程度。教師通過創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望的數(shù)學(xué)情境,營造積極的活躍的學(xué)習(xí)氛圍,才能使學(xué)生參與我們的教學(xué)中來。
二、反思教學(xué)過程:
(一)創(chuàng)設(shè)問題情境:之前舊教材的教學(xué),我們只關(guān)注公式的應(yīng)用,而輕視公式的由來,這樣符合公式的發(fā)生發(fā)展過程。這次的教學(xué)設(shè)計(jì)我從如何解決一個(gè)實(shí)際問題出發(fā),調(diào)動學(xué)生的思維與學(xué)習(xí)積極性,抓住學(xué)生的興趣。
(二)兩角差的余弦公式的探究過程:之前舊教材的教學(xué)是用兩點(diǎn)間的距離公式來推導(dǎo)兩角和的余弦,再賦值得到兩角差的余弦公式,這一過程中對學(xué)生的思維訓(xùn)練不是很多。而新教材采用了一種學(xué)生易于接受的推導(dǎo)方法,即先用數(shù)形結(jié)合的思想,借助于單位圓中的三角函數(shù)線,推出α,β,α-β均為銳角時(shí)公式成立。對于α,β為任意角時(shí)的情況,教材運(yùn)用向量的知識進(jìn)行了探究,使得公式的得出成為一個(gè)純粹的代數(shù)運(yùn)算過程,學(xué)生易于理解和掌握,同時(shí)也有利于提高學(xué)生運(yùn)用向量解決相關(guān)問題的意識和能力。我采用了新教材的思路。
(三)兩角差的余弦公式的簡單應(yīng)用。除了課本上的例題、習(xí)題,我補(bǔ)充了課堂練習(xí)、及課后作業(yè),針對性較強(qiáng)。
第四篇:1.1.1 兩角和與差的余弦公式教案(高教版拓展模塊)范文
1.1.1 兩角和與差的余弦公式
一、教學(xué)目標(biāo)
1.熟悉用向量的數(shù)量積推導(dǎo)出兩角差的余弦公式的過程,進(jìn)一步體會向量方法的作用. 2.了解差角公式產(chǎn)生的背景.
3.熟記兩角和與差的余弦公式,并能靈活運(yùn)用.
二、教學(xué)重、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn):通過探索得到兩角差的余弦公式;
2.教學(xué)難點(diǎn):探索過程的組織和適當(dāng)引導(dǎo),這里不僅有學(xué)習(xí)積極性的問題,還有探索過程必用的基礎(chǔ)知識是否已經(jīng)具備的問題,運(yùn)用已學(xué)知識和方法的能力問題等.三、教學(xué)設(shè)想:
(一)導(dǎo)入:問題:
我們在初中時(shí)就知道cos30??31,cos60??,由此我們能否得到22cos30??cos?60??30???cos60??cos30?,大家猜想,是不是等于cos60??cos30?呢?
根據(jù)我們在前面所學(xué)的知識可知:我們的猜想是錯(cuò)誤的!
那么,知道角?與?的三角函數(shù)值,如何計(jì)算cos?????的值呢? 下面我們應(yīng)用向量,來研究這個(gè)問題。
(二)探討過程:
????????
1、在單位圓中,設(shè)向量OA、OB與x軸正半軸的夾角分別為?,?,則點(diǎn)A?cos?,si?n?,點(diǎn)B?co?s????,?s?i,n因此向量OA=?cos?,sin??,向量????????????OB=?cos?,sin??,且OA?1,OB?1,于是
思考:
(1)結(jié)合圖形,明確應(yīng)該選擇哪幾個(gè)向量,它們是怎樣表示的?(2)怎樣利用向量的數(shù)量積的概念的計(jì)算公式得到探索結(jié)果?
????????????????OA?OB?OAOBcos??????cos?????
????????OA?OB?cos?cos??sin?sin?
cos??????cos?cos??sin?sin?
2、利用誘導(dǎo)公式求cos?????
cos??????cos???????????cos?cos?????sin?sin????
?cos?cos??sin?sin?
兩角差的余弦公式:cos??????cos?cos??sin?sin? 兩角和的余弦公式:cos??????cos?cos??sin?sin?
公式反映了???和???的余弦函數(shù)值與?,?的三角函數(shù)值之間的關(guān)系。
(三)例題講解
例
1、利用和、差角余弦公式求cos75和cos15的值.解:分析:把75,15構(gòu)造成兩個(gè)特殊角的和、差.????cos75??cos?45??30???cos45?cos30??sin45?sin30??cos15??cos?45??30???cos45?cos30??sin45?sin30??23216?2????22224 23216?2????22224
點(diǎn)評:把一個(gè)具體角構(gòu)造成兩個(gè)角的和、差形式,有很多種構(gòu)造方法,例如:cos15??cos?60??45??,要學(xué)會靈活運(yùn)用.34 ,cos??,并且?和?都是銳角,求cos(???),cos(???)的值。5534解:因?yàn)閏os??,cos??,并且?和?都是銳角,所以
5543sin??1?cos2??,sin??1?cos2??
553443所以 cos??????cos?cos??sin?sin??????0
5555344324 cos??????cos?cos??sin?sin??????
555525例
2、已知cos??點(diǎn)評:注意角?和?的象限,也就是三角函數(shù)值的符號問題.(四)練習(xí):
1.不查表計(jì)算下列各式的值:
(1)cos80?cos20??sin80?sin20? 13(2)cos15??sin15?22
2.教材P3面練習(xí)1.1.1 1、2、3題
(五)小結(jié):
兩角和與差的余弦公式,首先要認(rèn)識公式結(jié)構(gòu)的特征,了解公式的推導(dǎo)過程,熟知由此
衍變的兩角和的余弦公式.在解題過程中注意角?和的象限,也就是符號問題,學(xué)會靈活運(yùn)用.(1)牢記公式
(2)在“給值求值”題型中,要能靈活處理已、未知關(guān)系.
(六)作業(yè):
1、化簡:
(1)cos24?cos69??sin240?sin69?
???)cos??sin(???)sin?(2)cos(2、已知sin??的值.45???求cos(???),cos(???),???,??,?是第三象限角,cos???,5213??
第五篇:高一《兩角和與差的三角函數(shù)》教學(xué)設(shè)計(jì)
高一《兩角和與差的三角函數(shù)》教學(xué)設(shè)計(jì)
高一《兩角和與差的三角函數(shù)》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材分析】
本節(jié)是北師大版高中必修四第三章2.1和2.2兩角和與差的正弦、余弦函數(shù)(書第116頁-118頁內(nèi)容),本節(jié)是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了任意角的三角函數(shù)和平面向量知識的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究兩角和與差的三角函數(shù)與單角的三角函數(shù)關(guān)系,它既是三角函數(shù)和平面向量知識的延伸,又是后繼內(nèi)容兩角和與差的正切公式、二倍角公式、半角公式的知識基礎(chǔ),起著承上啟下的作用,對于三角函數(shù)式的化簡、求值和三角恒等式的證明等有著重要的支撐。本課時(shí)主要講授運(yùn)用平面向量的數(shù)量積推導(dǎo)兩角差的余弦公式以及兩角和與差的正、余弦公式的運(yùn)用。
【學(xué)情分析】
學(xué)生在本節(jié)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了三角函數(shù)和平面向量這兩章知識內(nèi)容,這為本節(jié)課的學(xué)習(xí)作了很多的知識鋪墊,學(xué)生也有了一定的數(shù)學(xué)推理能力和運(yùn)算能力。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容需要學(xué)生已經(jīng)具有單位圓中的任意角的三角概念和平面向量的數(shù)量積的表示等方面的知識儲備,這將有利于進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展和數(shù)學(xué)思想的形成。
【課程資源】
高中數(shù)學(xué)北師大版必修四教材;多媒體投影儀
【教學(xué)目標(biāo)】
1、掌握用向量方法推導(dǎo)兩角差的余弦公式,通過簡單運(yùn)用,使學(xué)生初步理解公式的結(jié)構(gòu)及其功能,為建立其它和(差)公式打好基礎(chǔ);
2、讓學(xué)生經(jīng)歷兩角差的余弦公式的探索、發(fā)現(xiàn)過程,培養(yǎng)學(xué)生 的動手實(shí)踐、探索、研究能力.3、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和積極性,實(shí)事求是的科學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度和勇于創(chuàng)新的精神.【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 教學(xué)重點(diǎn):兩角和與差的余弦公式的推導(dǎo)及運(yùn)用
教學(xué)難點(diǎn):向量法推導(dǎo)兩角差的余弦公式及公式的靈活運(yùn)用
(設(shè)計(jì)依據(jù):平面內(nèi)兩向量的數(shù)量積的兩種形式的應(yīng)用是本節(jié)課 “兩角和與差的余弦公式推導(dǎo)”的主要依據(jù),在后繼知識中也有廣泛的應(yīng)用,所以是本節(jié)的一個(gè)重點(diǎn)。又由于“兩角和與差的余弦公式的推導(dǎo)和應(yīng)用”對后幾節(jié)內(nèi)容能否掌握具有決定意義,在三角變換、三角恒等式的證明、三角函數(shù)式的化簡求值等方面有著廣泛的應(yīng)用,因此也是本節(jié)的一個(gè)重點(diǎn)。由于其推導(dǎo)方法的特殊性和推導(dǎo)過程的復(fù)雜性,所以也是一個(gè)難點(diǎn)。)
【教學(xué)方法】
情景教學(xué)法;問題教學(xué)法;直觀教學(xué)法;啟發(fā)發(fā)現(xiàn)法。
【學(xué)法指導(dǎo)】、1、注意任意角的終邊與單位圓交點(diǎn)坐標(biāo)、平面向量的坐標(biāo)的表示以及平面向量的數(shù)量積的兩種表示形式的復(fù)習(xí)為兩角差的余弦的推導(dǎo)做必要的準(zhǔn)備,并讓學(xué)生體會感悟向量在解決數(shù)學(xué)問題中的工具作用(體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中循序漸進(jìn),溫故知新的認(rèn)知規(guī)律。);
2、突出誘導(dǎo)公式在三角函數(shù)名稱變換中的作用以及變角思想讓學(xué)生進(jìn)一步體會數(shù)學(xué)的化歸思想。
3、讓學(xué)生注意觀察、對比兩角和與差的余弦公式中正弦、余弦的順序;角的順序關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,并通過觀察掌握公式的特點(diǎn)。
【教學(xué)過程】
教學(xué)流程為:創(chuàng)設(shè)情境----提出問題----探索嘗試----啟發(fā)引導(dǎo)----解決問題。
(一)創(chuàng)設(shè)情境,揭示課題
問題1: 同學(xué)們都知道,試問是否與相等?大家可以猜想是不是等于呢?下面我們就一起探討兩角差的余弦公式
【設(shè)計(jì)意圖】通過問題情境,自然流暢地提出問題,揭示課題,引發(fā)學(xué)生思考。使學(xué)生目標(biāo)明確、迅速進(jìn)入新知學(xué)習(xí)。
(二)問題探究,新知構(gòu)建
問題2:你能用與的三角函數(shù)值表示出這兩個(gè)角的終邊與單位圓的交點(diǎn)A和B的坐標(biāo)嗎?怎樣表示? 【師生活動】畫單位圓在直角坐標(biāo)系中畫出單位圓并作出與角的終邊與單位圓的交點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生利用三角函數(shù)值表示出交點(diǎn)坐標(biāo)。
【設(shè)計(jì)意圖】通過復(fù)習(xí)使學(xué)生熟悉基礎(chǔ)知識、特別是用角的正、余弦表示特殊點(diǎn)的坐標(biāo),為新課的推進(jìn)做準(zhǔn)備。
問題3:如何計(jì)算向量的數(shù)量積?
【師生活動】引導(dǎo)學(xué)生觀察是的夾角,引發(fā)學(xué)生對向量的思考,并及時(shí)啟發(fā)學(xué)生復(fù)習(xí)向量的數(shù)量積的的兩種表示。
【設(shè)計(jì)意圖】平復(fù)習(xí)面內(nèi)兩向量的數(shù)量積的幾何法與代數(shù)法兩種表示,從而使“兩角差的余弦公式”的推證水到渠成。
問題4:計(jì)算cos15°和cos75°的值。
分析:本題關(guān)鍵是將分成45°與30°的和或者分解成45°與15°的差,再利用兩角差的余弦公式即可求解。(學(xué)生板演)
【師生活動】引導(dǎo)學(xué)生初步應(yīng)用公式
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生熟練兩角和與差的余弦公式,體會學(xué)生公式的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,即:將非特殊角轉(zhuǎn)化為特殊角的和與差。并引發(fā)學(xué)生對兩角和的余弦公式的推證興趣。
問題7:同學(xué)們都知道誘導(dǎo)公式cos(-β)=cosβ,sin(-β)=-sinβ,那么你會推導(dǎo)出
cos(α+β)=?
【師生活動】學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主推證兩角和的余弦公式。
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會感受化歸思想和類比思想在新知識發(fā)現(xiàn)中的作用。
問題8:同學(xué)們已學(xué)過sinα=cos(-α),那么你會運(yùn)用這個(gè)
公式推證出sin(α-β)和sin(α+β)嗎?
【師生活動】教師引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)公式。
【設(shè)計(jì)意圖】新知構(gòu)建并體會轉(zhuǎn)化思想的應(yīng)用。
問題9:勾畫書中兩角和與差的三角函數(shù)公式并觀察它們有什么特點(diǎn)?
兩角和與差的余弦:
同名之積相加減,運(yùn)算符號左右反
cos(α+β)= cosα cosβ-sinα sinβ
cos(α-β)= cosα cosβ+ sinα sinβ
兩角和與差的正弦:
異名之積相加減,運(yùn)算符號兩相同
sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ
sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ
【師生活動】學(xué)生總結(jié)公式特點(diǎn),學(xué)習(xí)小組交流,教師總結(jié)公式結(jié)構(gòu)特征。
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生熟悉并掌握公式特征,如:教的順序、函數(shù)的順序、符號的規(guī)律。
(三)知識應(yīng)用,熟悉公式
例
2、(1)求sin(-25π\12)的值;
(2)求cos75°cos105°+sin75°sin105°的值.
【設(shè)計(jì)意圖】進(jìn)一步熟悉誘導(dǎo)公式、兩角和與差的三角函數(shù)公式的特點(diǎn)及正逆應(yīng)用。
例
3、已知求sin(α+β),cos(α-β)的值。
思維點(diǎn)撥:觀察公式本題已知條件應(yīng)先計(jì)算出cosα,cosβ,再代入公式求值.求cosα,cosβ的值可借助于同角三角函數(shù)的平方關(guān)系,并注意α,β的取值范圍來求解.
【設(shè)計(jì)意圖】訓(xùn)練學(xué)生思維的有序性,例如在面對問題時(shí),要注意先認(rèn)真分析條件,明確使用公式時(shí)要有什么準(zhǔn)備,準(zhǔn)備工作怎么進(jìn)行等。還要重視思維過程的表述,不能只看最后結(jié)果而不顧過程表述的準(zhǔn)確性、簡潔性等。在教學(xué)過程中,對例3適當(dāng)延伸,目的要求學(xué)生正確使用分類討論的思想方法,在表述上也對學(xué)生有了更高的要求。
(四)自主探究,深化理解,拓展思維
變式訓(xùn)練1:如何計(jì)算?
【反思】本節(jié)學(xué)習(xí)的兩角和與差的三角函數(shù)公式對任意角也成立嗎?
變式訓(xùn)練2: 例3中如果去掉條件,對結(jié)果和求解過程會有什么影響?
變式訓(xùn)練3:下列等式成立嗎?
cos(α+β)=cosα+cosβ
cos(α-β)=cosα-cosβ
sin(α+β)=sinα+sinβ
sin(α-β)=sinα-sinβ
【設(shè)計(jì)意圖】通過變式訓(xùn)練與討論進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)交流的能力,以熟悉公式的變形運(yùn)用并掌握兩角和與差的正余弦公式的特征及應(yīng)用。
(五)小結(jié)反思,評價(jià)反饋
1、本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容有哪些?
2、兩角和與差的三角函數(shù)公式有什么特點(diǎn)?運(yùn)用兩角和與差的三角函數(shù)公式可以解決哪些問題?
3、你通過本節(jié)學(xué)習(xí)有哪些收獲?
【設(shè)計(jì)意圖】進(jìn)一步熟悉公式,加深學(xué)生對公式的理解和認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力和交流表達(dá)能力,讓學(xué)生獲得成功體驗(yàn)。
(六)作業(yè)布置,練習(xí)鞏固
書面:課本第121頁A組1中間兩題;2(2)(3)(4)B組2(2)
課后研究:課本第118頁練習(xí)5;
【設(shè)計(jì)意圖】鞏固和理解知識,掌握兩角和與差的三角函數(shù)公式。并引發(fā)學(xué)生對新知學(xué)習(xí)與探求的欲望和興趣。
【板書設(shè)計(jì)】
兩角和與差的正、余弦函數(shù)
公式
推導(dǎo) 例1
例2 例3
【教后反思】
本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)首先通過問題情景闡述了兩角差的余弦公式的產(chǎn)生背景,然后通過組織學(xué)生分析,討論,并借助于單位圓中以原點(diǎn)為起點(diǎn)的兩向量的數(shù)量積的兩種表示,對α大于β使,cos(α-β)給出證明,進(jìn)而用向量知識探究任意角的情形。這些均體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中從特殊到一般的思想方法,符合新課改的基本理念。同時(shí),例題1、2、3由淺入深,讓學(xué)生在問題中探究,在探究中建構(gòu)新知。使學(xué)生在已有基礎(chǔ)上,充分利用歸納、類比等方法激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望,建立Cα±β模型,有利于學(xué)生數(shù)學(xué)思維水平的提高,同時(shí)及時(shí)鞏固,應(yīng)用,拓展延伸,加強(qiáng)了學(xué)生對新知的掌握和靈活運(yùn)用。給學(xué)生思維以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)并不一定會降低學(xué)生思維的層次,反而能夠提高思維的有效性,從而體現(xiàn)教師主導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用的和諧統(tǒng)一。但課后發(fā)現(xiàn)小結(jié)倉促,如果能再引導(dǎo)學(xué)生自我小結(jié)、反思。可能會更好.
【關(guān)于教學(xué)設(shè)計(jì)的思考】
1、本節(jié)課授課內(nèi)容為《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書2數(shù)學(xué)(4)》(北師大版)第三章第一節(jié),本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是:兩角和與差的余弦公式的推導(dǎo)和應(yīng)用是本節(jié)的又一個(gè)重點(diǎn),也是本節(jié)的一個(gè)難點(diǎn)。所以這節(jié)課效果的好壞,體現(xiàn)在對這兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的程度上,因此,例題、練習(xí)、作業(yè)應(yīng)用繞這兩方面設(shè)計(jì)。而平面內(nèi)兩向量的數(shù)量積的兩種形式的應(yīng)用又是推導(dǎo)兩角差的余弦公式的關(guān)鍵;因此在復(fù)習(xí)近平面內(nèi)兩向量的數(shù)量積的兩種形式是本節(jié)課必要的準(zhǔn)備。
2、本節(jié)課采用“創(chuàng)設(shè)情境----提出問題----探索嘗試----啟發(fā)引導(dǎo)----解決問題”的過程來實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。有利于知識產(chǎn)生、發(fā)展、解決這一認(rèn)知過程的完整體現(xiàn)。在教學(xué)手段上使用多媒體技術(shù),有效增加課堂容量。在教學(xué)過程環(huán)節(jié),采用問題教學(xué),再逐步展開的方式,能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生的探索具有明確的目的性,減少盲目性。在利用平面內(nèi)兩向量的數(shù)量積的幾何形式、代數(shù)形式建立等式,而得到兩角差的余弦公式后,利用代數(shù)思想推出兩角和的余弦公式,使學(xué)生進(jìn)一步體會數(shù)學(xué)思想的深刻性。通過對公式的對比,可以加深學(xué)生對公式特征的印象,同時(shí)體會公式的線形美與對稱美,給學(xué)生以美的陶冶。作業(yè)的布置中,突出了學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)體差異現(xiàn)實(shí),使學(xué)有余力的學(xué)生產(chǎn)生挑戰(zhàn)的心理感受,也為下一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。
3、數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí),主要是培養(yǎng)人的思維課程,強(qiáng)調(diào)思維構(gòu)造,以問題解決為主的課程,既注重人的智慧獲得,又注重人的情感發(fā)展,因而在教學(xué)中,應(yīng)注意“完整的人”的數(shù)學(xué)教育,不搞“以智力開發(fā)為主的教育”,使學(xué)生成為真正的人。因此在課堂教學(xué)中,教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)從學(xué)生出發(fā),給學(xué)生更多的自由,讓他們真正參與,注重學(xué)習(xí)的過程,尤其重視以學(xué)生為主的數(shù)學(xué)活動,注重學(xué)生的自我完善,自我發(fā)展,不把學(xué)生當(dāng)成接受知識的容器,要教會學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),尤其是有意義的接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí),“授人以魚,不如授之以漁,授人以魚祗救一時(shí)之及,授人以漁則可解一生之需”。在數(shù)學(xué)教育中,注重培養(yǎng)學(xué)生的自信,自重,自尊,使他們充滿希望和成功,促進(jìn)其健康人格的形成。只有這樣,才能讓數(shù)學(xué)課更有生機(jī)和人性,才能學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。