必修 第一册 · 人教A版
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35 三角函数的概念

免费读1255字2024-07-20

  老师:好,同学们,大家好,我是来自北京市第五中学数学教师胡芳,今天很高兴跟同学们一起研究三角函数的概念。我们知道数学来源于现实,存在于现实,服务于现实。在客观世界中存在着大量周而复始的周期现象,比如日出日落中摆运动的,而匀速圆周运动是现实生活中周期现象的代表。在前面的学习中,我们知道函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型,那么匀速圆周运动,它的运动规律该用什么函数模型刻画?如图,点p是圆o,圆周上一点点p以a为10点做匀速圆周运动。

  老师:那么在上面的学习中,我们已经知道可以借助角Alpha的大小来刻画点p的位置变化,并且角Alpha的大小与圆的半径无关,那么我们现在的任务是建立一个函数模型,刻画点p的位置变化情况。要研究这个任务,我们需要什么样的工具?首先要建立函数模型,我们需要建立直角坐标系,那么要借助刃一角的概念,你来研究点p的位置变化,我们离不开单位圆,因此如图,以单位圆的圆心o为坐标原点,以射线oa为x轴的非负半轴建立直角坐标系。

  老师:点a的坐标是10,点p的坐标是xy。点p从点A10开始在单位圆上运动,这样我们的问题就自然提出,在这个运动过程中有哪些变量,判断它们之间是否具有函数关系。如果有,能否写出函数解析式?通过对图像的分析,我们发现这里存在着4个变量,它们分别是点p的横坐标x,点p的纵坐标y,弧长l,圆心角Alpha。那么这4个变量XYL阿尔法,它们之间哪两个变量能够构成函数关系?首先我们来看变量xy,因为xy是点p的横纵坐标,所以我们过p点向x轴作垂线,垂足为m。在直角三角形POM中,我们可以知道pm的平方加o,m平方是等于一,也就是说s方加y方等于1,所以xy的对应关系不符合函数定义,而变量l和Alpha在前面的弧度质研究中,我们已经研究了它们之间的关系,这里就不再探究。

  老师:通过对图像分析,我们还可以进一步发现变量x,y与Alpha的关系以及变量x,y与l的关系是等价的。所以在这里我们只需要探讨变量x,y与阿尔法的关系。要研究变量x,y实际是研究点p的坐标,那么的问题是,若叫Alpha中边与单位圆交于点p,如何求点p的坐标?这里角Alpha大小是不能确定的。我们的问题是如何研究一般性的问题。在数学研究中,做特殊化研究是我们常用的一种探讨方式,所以我们不妨设阿尔法是一个特殊角三分之派,此时点p在第一象限,我们过点p做pm,垂直x轴余m。因此,在直角三角形OMP中,可以得到OM的长是1/2PM,长是等于二分之根三。再结合点p是位于第一象限,我们可以得到x等于1/2,y等于二分之根3,所以点p的坐标为1/2二分之根三。

  老师:那么同样,我们再取一个值,当Alpha等于2/3派时,那点p的坐标是什么呢?我们可以重复刚才的步骤,当Alpha等于2/3派时,点p在第二象限,我们过点p做PM垂直XO余m。通过分析直角三角

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