第
28
章:锐角三角函数
人教版
·
九年级下册
28.1
锐角三角函数(
1
)
意大利比萨斜塔
1350
年落成时就已倾斜,其塔顶中心点偏离垂直中心点
2.1 m
.
1972
年比萨地区发生地震,这座高
54.5 m
的斜塔在大幅度摇摆后仍魏然屹立,但塔顶中心点偏离垂直中心线
5.2 m
,而且还在继续倾斜,有倒塌的危险.当地从
1990
年对斜塔进行维修纠偏,
2001
年竣工,此时塔顶中心点偏离垂直中心的距离减少了
43.8 cm
.
导入新课
问题
1
我们用“塔身中心线与垂直中心线所成的角
θ
”来描述比萨斜塔的程度,根据已测量的数据你能求角
θ
的度数吗?
导入新课
在上述问题中,可以抽象出什么几何图形?上述问题可以抽象成什么数学问题?
答:这个问题可以抽象出一个直角三角形,实际是“已知直角三角形的一条直角边和斜边,求这条直角边所对锐角的度数”.
导入新课
对直角三角形的边角关系,已经研究了什么?还可以研究什么?
答:我们前面研究了直角三角形中角与角之间的关系(两锐角互余)、三边之间的关系(勾股定理),还可以研究边与角之间的关系.
导入新课
从实际需要看,要描述比萨斜塔的倾斜程度,我们需要研究直角三角形中边与角之间的关系:从数学内部看,我们已经研究了直角三角形的边与边的关系、角与角的关系,边与角之间有什么关系呢?本节课我们一起来学习“锐角三角函数”
——
锐角的正弦、余弦、正切.
导入新课
我们先研究有一个锐角为
30°
的直角三角形问题.
问题
2
为了绿化荒山,某地打算从位于山脚下的机井房沿着山坡铺设水管,在山坡上修建一座扬水站,对坡面的绿地进行喷灌.现测得斜坡与水平面所成角的度数是
30°
,为使出水口的高度为
35 m
,那么需要准备多长的水管?
新课讲解
你能用数学语言来表达这个实际问题吗?如何解决这个问题.
答:把上述实际问题抽象成数学问题为:在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
∠
A
=30°
,
BC
=35 m
,求
AB
.
新课讲解
依据“直角三角形中,
30°
角所对的直角边是斜边的一半”得到答案:“需要准备
70 m
长的水管”.
在上面的问题中,如果使出水口的高度为
50 m
,那么需要准备多长的水管?
答:
依据“直角三角形中,
30°
角所对的直角边是斜边的一半”得到答案:“需要准备
100 m
长的水管”.
新课讲解
对于有一个锐角为
30°
的任意直角三角形,
30°
角的对边与斜边有怎样的数量关系?
答:
在直角三角形中,如果一个锐角等于
30°
,那么不管这个直角三角形的大小如何,这个角的对边与斜边的比值都等于
.
新课讲解
问题
3
在直角三角形中,如果锐角的大小发生了改变,其对边与斜边的比值还是 吗?例如,如图,任意画一个
Rt
△
ABC
,使∠
C
=90°
,∠
A
=45°
,计算∠
A
的对边与斜边的比
.由此你能得出什么结论?
新课讲解
答:
在
Rt
△
ABC
中,∠
C
=90°
,因为∠
A
=45°
,所以
Rt
△
ABC
是等腰直角三角形.
由勾股定理,得
AB
2
=
AC
2
+
BC
2
=2
BC
2
, .
因此 .
结论:
在一个直角三角形中,当一个锐角等于
45°
时,无论这个直角三角形的大小如何,这个角的对角与斜边的比都等于 .
新课讲解
问题
4
由上述两个结论可知,在
Rt
△
ABC
中,∠
C
=90°
,当∠
A
=30°
时,∠
A
的对边与斜边的比都等于 ,它是一个固定值;当∠
A
=45°
时,∠
A
的对边与斜边的比都等于 ,它也是一个固定值.由此你能猜想出什么一般的结论呢?
新课讲解
答:
在
Rt
△
ABC
中,当锐角
A
的度数一定时,无论这个直角三角形的大小如何,∠
A
的对边与斜边的比都是一个固定值.
问题
5
如图,任意画
Rt
△
ABC
和
Rt
△
A'B'C'
,使得∠
C
=
∠
C'
=90°
,∠
A
=
∠
A'
=
α
,那么
与
有什么关系?你能解释吗?
新课讲解
解:
=
;因为∠
C
=
∠
C'
=90°
,∠
A
=
∠
A'
=
α
,所以
Rt
△
ABC
∽
Rt
△
A'B'C'
.
所以 ,即 .
新课讲解
在直角三角形中,当锐角
A
的度数一定时,无论这个直角三角形的大小如何,它的对边与斜边的比都是一个固定值.这个固定值随锐角
A
的度数的变化而变化,由此我们给这个“固定值”以专门名称.
如图,在
Rt
△
ABC
中,∠
C
=90°
,我们把锐角
A
的对边与斜边的比叫做∠
A
的
正弦
(
sine
),记作
sin
A
,即
新课讲解
sin
A
=
.
当∠
A
=30°
时,∠
A
的正弦为多少?∠
A
=45°
呢?
答:
sin 30°=
,
sin 45°=
.
注意:正弦的三种表示方式:
sin
A
(省去角的符号),
sin 30°
,
sin
∠
DEF
.
新课讲解
问题
6
如图,在
Rt
△
ABC
中,∠
C
=90°
,当∠
A
确定时,∠
A
的对边与斜边的比随之确定.此时,其他边之间的比是否也随之确定呢?为什么?
新课讲解
所以 ,即 ;
,即 .
答:
当∠
A
确定时,∠
A
的邻边与斜边的比、∠
A
的对边与邻边的比都是确定的.
证明:
如图,因为∠
C
=
∠
C'
=90°
,∠
A
=
∠
A'
=
α
,所以
Rt
△
ABC
∽
Rt
△
A'B'C'
.
新课讲解
我们把∠
A
的邻边与斜边的比叫做∠
A
的
余弦
(
cosine
),记作
cos
A
,即
cos
A
=
;
把∠
A
的对边与邻边的比叫做∠
A
的
正切
(
tangent
),记作
tan
A
,即
tan
A
=
.
∠
A
的正弦、余弦、正切都是∠
A
的
锐角三角函数
(
trigonometric function of acute angle
).
新课讲解
例
1
如图,在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,求
sin
A
和
sin
B
的值.
分析:求
sin
A
就是要确定
∠
A
的对边与斜边的比;求
sin
B
就是要确定
∠
B
的对边与斜边的比.
新课讲解
解:
如图(
1
),在
Rt△
ABC
中,由勾股定理,得
.
因此 ,
.
如图(
2
),在
Rt△
ABC
中,由勾股定理,得
.
因此
,
.
新课讲解
例
2
如图,在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
AB
=10
,
BC
=6
,求
sin
A
,
cos
A
,
tan
A
的值.
解:
由勾股定理,得
.
因此 , ,
.
新课讲解
1
.在△
ABC
中,若三边
BC
、
CA
、
AB
满足
BC
︰
CA
︰
AB
=5︰12︰13
,则
cos
B
=
(
).
A
.
B
.
C
.
D
.
C
巩固练习
2
.在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
a
=3
,
c
=5
,求
sin
A
和
tan
A
的值.
解:在
Rt△
ABC
中,∵
a
=3
,
c
=5
,
∴ .
∴
sin
A
=
,
tan
A
=
.
巩固练习
1
.正弦、余弦、正切的定义
如图,在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,∠
A
,∠
B
,∠
C
的对边分别为
a
,
b
,
c
.
(
1
)正弦:锐角
A
的对边与斜边的比叫做∠
A
的正弦,记作
sin
A
,即
sin
A
=
.
课堂小结
(
2
)余弦:锐角
A
的邻边与斜边的比叫做∠
A
的余弦,记作
cos
A
,即
cos
A
=
;
(
3
)正切:锐角
A
的对边与邻边的比叫做∠
A
的正切,记作
tan
A
,即
tan
A
=
.
2
.锐角三角函数的定义
∠
A
的正弦、余弦、正切都是∠
A
的锐角三角函数,即
sin
A
,
cos
A
,
tan
A
都叫做锐角
A
的三角函数.
课堂小结
第
28
章:锐角三角函数
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九年级下册
28.1
锐角三角函数(
2
)
1
.什么是正弦、余弦、正切?
2
.含
30°
,
45°
角的直角三角形有哪些性质?
3
.还记得我们推导正弦关系的时候所得到的结论吗?
sin 30°=
,
sin 45°=
.
4
.你还能推导出
sin 60°
的值及
30°
,
45°
,
60°
角的其他三角函数值吗?
导入新课
问题
1
分别画出含有
30°
,
45°
,
60°
角的直角三角形,并求出
sin 30°
,
sin 45°
,
sin 60°
的值,以此类推求出
30°
,
45°
,
60°
角的所有三角函数值.
解:
新课讲解
问题
2
求出下列各角的三角函数值:
(
1
)
sin 37°24′
;(
2
)
cos 21°28′30″
;
(
3
)
tan 52°45′
.
解:(
1
)求
sin 37°24′
的值,利用计算器的
键,再输入角度值
37°24′
,得到结果:
sin 37°24′
≈
0.6074
.注意:输入度数时,用
键或用小数度数.
新课讲解
(
2
)
cos 21°28′30″
≈
0.9306
;(
3
)
tan 52°45′
≈
1.315
.
问题
3
已知下列锐角三角函数值,求出其对应的锐角的度数.
(
1
)
sin
B
=0.9759
;(
2
)
cos
B
=0.7859
;
(
3
)
tan
B
=0.7355
.
解:(
1
)依次按键 ,然后输入函数值
0.9759
,得到∠
B
≈
77°23′44″
或
77.4°
;
新课讲解
(
2
)∠
B
≈
38°12′
或
38.20°
;
(
3
)∠
B
≈
36°20′
或
36.33°
.
注意:
1
.按“度分秒”键就可以转换成用度分秒表示的角;
2
.已知三角函数值求角的度数需要用第二功能键.
新课讲解
例
1
求下列各式的值:
(
1
) ;
(
2
) .
=1
;
解:
(
1
)
(
2
)
=0
.
新课讲解
例
2
(
1
)如图(
1
),在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
, ,求
∠
A
的度数.
(
2
)如图(
2
),
AO
是圆锥的高,
OB
是底面半径,
,求
的度数.
新课讲解
分析:
要求一个直角三角形中一个锐角的度数,可以先求该锐角的某一个三角函数值,如果这个值是一个特殊值,那么我们就可以求出这个角的度数.
解:
(
1
)在图(
1
)中,
∵
,
∴
.
(
2
)在图(
2
)中,
∵
,
∴
.
新课讲解
1
.计算:
sin
2
30°+cos
2
30°
-
tan
2
45°
.
解:原式
=
.
巩固练习
注意:当
A
、
B
均为锐角时,若
A
≠
B
,则
sin
A
≠sin
B
,
cos
A
≠cos
B
,
tan
A
≠tan
B
.
1
.计算:
sin
2
30°+cos
2
30°
-
tan
2
45°
.
解:原式
=
.
巩固练习
2
.用计算器求下列三角函数的值
(
结果精确到
0.0001
)
.
(
1
)
sin 46°25′40″
;(
2
)
cos 56°40′
;
(
3
)
tan 46°35′20″
.
解:(
1
)
sin 46°25′40″
≈
0.7245
;
(
2
)
cos 56°40′
≈
0.5495
;
(
3
)
tan 46°35′20″
≈
1.0571
.
巩固练习
3
.已知下列锐角三角函数值,求出其对应锐角的度数.
(
1
)
sin
A
=0.2046
;(
2
)
cos
A
=0.7958
;
(
3
)
tan
A
=3.280
.
解:(
1
)∠
A
≈
11.81°
或
11°48′22″
;
(
2
)∠
A
≈
37.27
°
或
37°16′9″
;
(
3
)∠
A
≈
73.04
°
或
73°2′41″
.
巩固练习
30°
,
45°
,
60°
角的三角函数值如下表:
对于锐角
A
,
sin
A
与
tan
A
,角度越大,函数值越大;对于
cos
A
,角度越大,函数值越小.
课堂小结
第
28
章:锐角三角函数
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九年级下册
28.2
解直角三角形及其应用(
1
)
导入新课
意大利比萨斜塔在
1350
年落成时就已倾斜,其塔顶中心点偏离垂直中心线
2
.
1 m
.
1972
年比萨地区发生地震,这座高
54
.
5 m
的斜塔在大幅度摇摆后仍巍然屹立,但塔顶中心点偏离垂直中心线增至
5
.
2 m
,而且还以每年增加
1 cm
的速度继续倾斜,随时都有倒塌的危险.为此,意大利当局从
1990
年起对斜塔进行维修纠偏,
2001
年竣工,此时塔顶中心点偏离垂直中心线的距离比纠偏前减少了
43
.
8 cm
.
导入新课
A
B
C
塔身中心线
垂直中心线
Ө
如果要求你根据上述信息,用
“塔身中心线与垂直中心线所成的角
Ө
”
(如图)来描述比萨斜塔的倾斜程度,你能完成吗?
导入新课
如图,在
Rt△
ABC
中,∠
C=
90°
,
BC=
5
.
2 m
,
AB=
54
.
5 m
.
因此 .
所以
≈
5
°
28′
.
也可以求出
2001
年纠偏后塔身中心线与垂直中心线的夹角.
A
B
C
Ө
比萨斜塔倾斜程度的问题,
1972
年的情形:
导入新课
上述实际问题抽象为数学问题,
就是已知直角三角形的某些边长,求其锐角的度数
.
A
B
C
Ө
在
Rt
△
ABC
中,你还能求出其他未知的边和角吗?
导入新课
解直角三角形的概念:
一般地,直角三角形中,除直角外,共有五个元素,即三条边和两个锐角.由直角三角形中的已知元素,求出其余未知元素的过程,叫做解直角三角形.
新课讲解
归纳:
(
1
)在直角三角形的六个元素中,除直角外的五个元素,只要知道两个元素(其中至少有一条边),就可以求出其余的三个元素.
(
2
)定义:在直角三角形中,由已知元素求未知元素的过程就是解直角三角形.
(
3
)解直角三角形有四种基本类型:①已知斜边和一条直角边;②已知两条直角边;③已知斜边和一个锐角;④已知一条直角边和一个锐角.
新课讲解
例
1
如图,在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
, ,
,解这个直角三角形.
解:
∵
,
∴
,
,
.
新课讲解
例
2
如图,在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
∠
B
=35°
,
b
=20
,解这个直角三角形(结果保留小数点后一位).
解:
∠
A
=90°
-
∠
B
=90°
-
35°=55°
.
∵
,
∴
.
∵
,
∴ .
新课讲解
1
.在
Rt△
ABC
中,
∠
C
=90°
,
BC
=
,
AC
=
,
则∠
A
=
(
).
A
.
90° B
.
60° C
.
45° D
.
30°
2
.如图,在
△
ABC
中,
AD
⊥
BC
,垂足为
D
,∠
B
=60°
,∠
C
=45°
.
(
1
)求∠
BAC
的度数;
(
2
)若
AC
=2
,求
AD
的长.
D
巩固练习
解:(
1
)∠
BAC
=180°
-
60°
-
45°=75°
.
(
2
)∵
AD
⊥
BC
,∴△
ADC
是直角三角形.
∵∠
C
=45°
,
∴
AD
=
AC
·
sin
C
=2×sin 45°=
.
巩固练习
1
.解直角三角形的概念
由直角三角形中的已知元素,求出其余未知元素的过程,叫做解直角三角形.
2
.解直角三角形的类型及方法
(
1
)解直角三角形有四种基本类型:①已知斜边和一条直角边;②已知两条直角边;③已知斜边和一个锐角;④已知一条直角边和一个锐角.
课堂小结
(
2
)在解直角三角形时,可以用勾股定理确定直角三角形的三边关系,由锐角三角函数得到边角关系.在选择关系时,应遵循以下基本原则:有斜(斜边)用弦(正弦、余弦),无斜(斜边)用切(正切),宁乘勿除,尽量采用原始数据.
课堂小结
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九年级下册
28.2
解直角三角形及其应用(
2
)
观看视频:
2012
年
6
月
18
日,“神舟”九号载人航天飞船与“天宫”一号目标飞行器成功实现交会对接.
这是让所有中国人骄傲的伟大的科研成果,其中就含有关于解直角三角形的相关问题,那么解直角三角形的依据是什么呢?
答:(
1
)勾股定理;(
2
)直角三角形的两锐角互余;(
3
)在直角三角形中,应用锐角三角函数的知识.
新课讲解
把握了直角三角形边角之间的各种关系,我们就能解决与直角三角形有关的实际问题了,这节课我们就学习“解直角三角形的应用”.
新课讲解
例
1 2012
年
6
月
18
日,
“
神舟
”
九号载人航天飞船与
“
天宫
”
一号目标飞行器成功实现交会对接.
“
神舟
”
九号与
“
天宫
”
一号的组合体在离地球表面
343 km
的圆形轨道上运行,如图,当组合体运行到地球表面
P
点的正上方时,从中能直接看到的地球表面最远的点在什么位置?最远点与
P
点的距离是多少
(
地球半径约为
6 400 km
,
π
取
3.142
,结果取整数
)
?
新课讲解
(
1
)如何理解从组合体中能直接看到的地球表面的最远点?
答:是视线与地球相切时的切点.
新课讲解
(
2
)你能根据题意画出示意图吗?
答:如图,
FQ
切⊙
O
于点
Q
,
FO
交⊙
O
于点
P
.
(
3
)如上图,最远点
Q
与
P
点的距离是线段
PQ
的长吗?为什么?
新课讲解
答:不是,地球是圆的,最远点
Q
与
P
点的距离是
的长.
(
4
)上述问题实质是已知什么?要求什么?
答:已知
Rt
△
FOQ
中的
FO
和
OQ
,求∠
FOQ
,并进而求⊙
O
中
的长.
新课讲解
∴ .
解:设
∠
POQ
=
α
,在图中,
FQ
是
⊙
O
的切线,
△
FOQ
是直角三角形.
∵ ,
∴ 的长为 .
由此可知,当组合体在
P
点正上方时,从中观测地球表面时的最远点距离
P
点约
2 051 km
.
新课讲解
例
2
热气球的探测器显示,从热气球看一栋楼顶部的仰角为
30°
,看这栋楼底部的俯角为
60°
,热气球与楼的水平距离为
120 m
,这栋楼有多高(结果取整数)?
新课讲解
如图,当我们进行测量时,在视线与水平线所成的角中,视线在水平线上方的角叫做
仰角
,视线在水平线下方的角叫做
俯角
.
新课讲解
(
1
)如何根据题意画出示意图?
解:如下图.
新课讲解
(
2
)“热气球与楼的水平距离”如何表示?
答:过点
A
作
BC
的垂线段
AD
,则线段
AD
的长即为
120 m
.
(
3
)结合示意图,问题已知什么?要求什么?
答:已知
α
=30°
,
β
=60°
,
AD
=120 m
,求
BC
的长.
(
4
)你能用不同方法解决这个问题吗?
答:方法
1
:利用正切先求出
BD
的长,再求
CD
的长;方法
2
:先求出
AB
,
AC
的长,再利用勾股定理求出
BC
的长.
新课讲解
(
5
)联系例
1
,例
2
在图形上有何变化?
答:
例
1
中只有一个直角三角形,而例
2
中有两个直角三角形,且这两个直角三角形在公共的直角边的两侧.
新课讲解
∴
(m)
.
解:
如图,
α
=30°
,
β
=60°
,
AD
=120
.
∵
,
,
∴
BD
=
AD
·
tan
α
=120×tan30°
,
CD
=
AD
·
tan
β
=120×tan60°
.
因此,这栋楼高约为
277 m
.
新课讲解
例
3
如图,一艘海轮位于灯塔
P
的北偏东
65°
方向,距离灯塔
80 n mile
的
A
处,它沿正南方向航行一段时间后,到达位于灯塔
P
的南偏东
34°
方向上的
B
处.这时,
B
处距离灯塔
P
有多远(结果取整数)?
新课讲解
分析:
方向角通常是以南北方向线为主,一般习惯说成“南偏东(西)”或“北偏东(西)”;观测点不同,所得的方向角也不同.
解:如图,在
Rt△
APC
中,
PC
=
PA
·
cos(90°
-
65°)
=80×cos25°
≈
72.505
.
新课讲解
在
Rt△
BPC
中,
∠
B
=34°
,
∵
,
∴
.
因此,当海轮到达位于灯塔
P
的南偏东
34°
方向时,它距离灯塔
P
大约
130 n mile
.
新课讲解
例
4
如图,拦水坝的横断面为梯形
ABCD
,斜面坡度
i
=1︰1.5
是指坡面的铅直高度
AF
与水平宽度
BF
的比,斜面坡度
i
=1︰3
是指
DE
与
CE
的比.根据图中数据,求:(
1
)坡角
α
和
β
的度数;
(
2
)斜坡
AB
的长(结果保留小数点后一位).
新课讲解
如下图,
BC
表示水平面,
AB
表示坡面,我们把水平面
BC
与坡面
AB
所形成的∠
ABC
称为
坡角
.
一般地,线段
BC
的长度称为斜坡
AB
的水平宽度,线段
AC
的长度称为斜坡
AB
的铅直高度.坡面的铅直高度
h
和水平宽度
l
的比叫做坡面的
坡度
(或坡比),用
i
表示,记作
i
=
h
︰
l
,
坡度通常写成
h
︰
l
的形式,坡面与水平面的夹角叫做坡角,记作
α
.
新课讲解
于是
=tan
α
.显然,坡度越大,
α
越大.
注意:(
1
)坡度
i
不是坡角的度数,它是坡角
α
的正切值,即
i
=tan
α
;
(
2
)坡度
i
也叫坡比,即
,一般写成
1︰
m
的形式.
新课讲解
解:
(
1
)由已知,得
, .
故
α
≈
33°41′24″
,
β
≈
18°26′6″
.
(
2
)在
Rt
△
ABF
中,因为 ,
所以
(m)
.
新课讲解
1
.如图,某拦水坝的横断面为等腰梯形
ABCD
,坝顶宽
BC
为
6 m
,坝高为
3.2 m
,为了提高水坝的拦水能力,需要将水坝加高
2 m
,并保持坝顶宽度不变,但背水坡的坡度由原来的
1∶2
变成
1∶2.5
(有关数据在图上已注明),求加高后的坝底
HD
的长为多少?
巩固练习
解:
由题意,得
MN
=
EF
=3.2+2=5.2
,
NF
=6.
在
Rt△
HNM
与
Rt△
EFD
中,
MN
∶
HN
=1∶2.5
,
EF
∶
FD
=1∶2
,
∴
HN
=13
,
DF
=10.4
.
∴
HD
=
HN
+
NF
+
FD
=29.4
.
因此加高后的坝底
HD
的长为
29.4
米.
巩固练习
2
.如图,某船向正东方向航行,在
A
处望见某岛
C
在北偏东
60°
方向,前进
6
海里到
B
点,测得该岛在北偏东
30°
方向.已知该岛周围
6
海里内有暗礁,若该船继续向东航行,有无触礁危险?请说明理由(参考数据:
≈
1.732
).
巩固练习
解:
该船继续向东行驶,有触礁的危险.
过点
C
作
CD
垂直
AB
的延长线于点
D
,
∵∠
CAB
=30°
,
∠
CBD
=60°
,
∴∠
BCD
=30°.
设
CD
的长为
x
,则
tan∠
CBD
=
,
∴
BD
=
.
巩固练习
∴tan∠
CAB
=tan 30°=
,
∴
x
=
.
而
x
≈
5.2
<
6
,
∴
继续向东行驶,有触礁的危险.
巩固练习
利用解直角三角形的知识解决实际问题的一般过程是:
(
1
)将实际问题抽象为数学问题(画出平面图形,转化为解直角三角形的问题);
(
2
)根据问题中的条件,适当选用锐角三角函数等解直角三角形;
(
3
)得到数学问题的答案;
(
4
)得到实际问题的答案.
课堂小结