三角函数是基本初等函数之一,常见的三角函数包括正弦函数(sinθ)、余弦函数(cosθ)和正切函数(tanθ)。现在高中数学一般只谈论这三种函数,其实还有三种函数,分别是它们的倒数,余切函数(cotθ=1/tanθ)、正割函数(secθ=1/cosθ)、余割函数(cscθ=1/sinθ)。基本公式为两角和(差),积化和差、和差化积,半角、倍角公式,万变不离其宗,只要熟练、合理的运用这些恒等变形,便可顺畅的解题。
例题: 化简: (1 sinθ cosθ)/(1 sinθ-cosθ) (1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
分析:本题只涉及正、余弦函数,有2个分式,可以分块来做,进行化积、约分;也可以先通分成一个整体分式,再进行化积、约分。由 1-cosθ 、 1 cosθ 可以联想到半角公式,不妨一试。
为方便表述,以下令α=θ/2 A=(1 sinθ cosθ)/(1 sinθ-cosθ) B=(1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
解法Ⅰ:A、B分别化简
将 sinθ=2sinαcosα, cosθ=2cos²α-1=1-2sin²α 代入A得:
A=(2cos²α 2sinαcosα)/(2sin²α 2sinαcosα)
=cosα/sinα
=cotα
同理可推出 B=tanα ,所以:
原式=cotα tanα
=(sin²α cos²α)/sinαcosα
=2/sin(2α)
=2cscθ
解法Ⅱ:原式直接通分,再化简
原式=[(1 sinθ-cosθ)² (1 sinθ cosθ)²]/[(1 sinθ)²-cos²θ]
=[2(1 sinθ)² 2cos²θ]/(2sin²θ 2sinθ)
=2/sinθ
=2cscθ
解法Ⅲ:利用半角公式
因为 tan(θ/2)= (1-cosθ)/sinθ= sinθ/(1 cosθ)
由合分比原理可得:
tan(θ/2)=(1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
原式=cot(θ/2) tan(θ/2)=2cscθ
解法Ⅳ:将原题中的正、余弦函数先化成正、余切函数,再行化简
将A分子、分母同时除以sinθ:
A={[(1-cosθ)/sinθ] 1}/{[(1 cosθ)/sinθ] 1}
=(tanα 1)/(cotα 1)
=tanα
因此,原式=cotα tanα=2cscθ
,