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  • 三角形内有关角的三角函数恒等式的证明

    日期:2003-10-01  地址:  作者:
      

      课型和教学模式:习题课,“导学探索,自主解决”模式

      教学目的:

      (1)掌握利用三角形条件进行角的三角函数恒等式证明的主要方法,使学生熟悉三角变换的一些常用方法和技巧(如定向变形,和积互换等)。

      (2)通过自主的发现探索,培养学生发散、创造的思维习惯和思维能力,体验数形结合、特殊一般转化的数学思想。并利用此题材做学法指导。

      (3)通过个人自学、小组讨论、互相启发、合作学习,培养学生自主与协作相结合的学习能力和敢于创新,不断探索的科学精神。  

      教学对象:高一(5)班

      教学设计:

      一.引题:(A,B环节)

      1.1复习提问:在三角形条件下,你能说出哪些有关角的三角恒等式?

      拟答:

      

      

      

      ……

      

      

      

      ……

      这些结果是诱导公式的特殊情况。

      1.2今天开始的学习任务是解决这类问题:在三角形条件下,有关角的三角恒等式的证明。学习策略是先分若干个学习小组(四人一组),分头在课本P233---P238,P261-266的例题和习题中,找出有三角形条件的所有三角恒等式。

      1.3备考:期待找出有关△ABC内角A、B、C的三角恒等式有:

      (1)P233:例题10:sinA+sinB+sinC=4cosA/2cosB/2cosC/2

      (2)P238:习题十七第6题:sinA+sinB-sinC=4sinA/2sinB/2cosC/2.

      (3) cosA+cosB+cosC=1+4sinA/2sinB/2sinC/2.

      (4) sin2A+sin2B+sin2C=4sinAsinBsinC.

      (5)cos2A+cos2B+cos2C=-1-4cosAcosBcosC.

      (6)P264:复参题三第22题:tgA+tgB+tgC = tgAtgBtgC.

      (7)

      也许有学生会找出:P264--(23)但无妨。

      1.4请各组学生分工合作完成以上恒等式的证明:

      提示:建议先自学例题10,注意题目之间的联系,以减少证明的重复劳动。  

      二.第一层次的问题解决(C,D环节)

      2.1让一个组上黑板,请学生自主地挑出有“代表性”的3题(不超过3题)书写证明过程。然后请其他某一个组评判或给出不同的证法。

      证法备考:(1)左到右:化积---->提取----->化积。

      (2)左到右:化积---->提取----->化积sin(A+B)/2=cosC/2

      (3)左到右:化积--->--->留“1”提取-->化积

      (4)左到右:化积--->提取---->化积sin2C=sin2(A+B)

      (5)左到右:

      (6)左到右:tgA+tgB=tg(A+B)(1-tgAtgB)

      (7)左到右:通分后利用(4)的结果

      2.2教师注意记录学生的“选择”,问:为什么认为你们的选择有代表性?

      体现学法的“暗导”。选择的出发点可以多种多样,如从品种、不同的证法、逻辑源头等考虑。

      2.3另一组学生判定结果或给出其他解法,(解法可能多样。)也可对前一组学生所选择书写的“例题”的“代表性”进行评价。教师记录之。注意学生的书写中的问题(不当的跳步等……)。

      2.4其他证法备考:

      1.如右到左用积化和差,(略)

      2.利用已做的习题:

      

      

      先一般后特殊……

      3.几何直观:

      

      左        式

      

      右         式

      

      由此得证(4)

      

          图 1

      4.用/2-A/2,/2-B/2,/2-C/2代换A,B,C(仍保持三个角之和为)可速由(4)推出(1);由(5)推出(2)……

      

      三.探索发现练习(回朔与E环节)

      3.1请学生以小组为单位通过观察、联想、对比、猜想、发现解决以下几项任务

      (1)找出更多的三角恒等式。

      (2)用发散的方式寻求更多的结果。

      可以自主肯定的结论记为“定理”,还不能肯定的结论暂记为“猜想”

      3.2小组活动10分钟后,组代表上前表述“发现”,交流结果。

      3.3教师注意记录学生的发现结果,挖掘“再发现”的潜力。

      3.4结果的“予储”

      (1)结果一般化:如

      

      对cos, tg亦有类似结果……

      (2)变维发散三角形变四边形,如对四边形ABCD有

      

      sinA+sinB+sinC+sinD=4sin(A+B)/2*[cos(A-B)/2+cos(C-D)/2]

      =4sin(A+B)/2*cos(A+C-B-D)/4*cos(A+D-B-C)/4

      =sin(A+B)/2*sin(B+C)/2*sin(C+A)/2

      两边换成cos亦正确

      进一步可探索四边形ABCD是平行四边形或是圆内接四边形时的相应结论。

      (3)逆序发散:

      如对(6),原等式成立,能推出A+B+C=吗?

      举反例可知不行,可推出A+B+C=k,k是整数。

      (4)变形式发散:

      

      

      再如对偶联想:上面的式子该成cos怎样?……

      (5)批判式的发散:

      等式的反面是不等式,可以思考在三角形条件下有哪些三角函数的不等式?

      如对锐角三角形ABC,有sinA+sinB+sinC>cosA+cosB+cosC

      sinAsinBsinC>cosAcosBcosC。对一般三角形tgA+tgB+tgC=ctgA+ctgB+ctgC

      恒不成立……

      特别注意记录“意外”。

      3.5评论与小结:

      请学生评述本课解决的问题、自认为用到的重要方法和得到重要结果、并做小结。

      教师记录补充(与学生互补之)---重点是学法和思维方法:怎样复习,怎样提高做题的效率,怎样学会“举一反三”,怎样用发散思维的方式提出问题……。

      3.6作业:A类:阅读P257---P261

      B类:(1)选择学生课上提出的三个结果,给出证明或证伪。

      (2)改写或重写本章的小结(参看P257---P261),补充在本章的学习过程中你认为重要的方法、技巧和自己解题的心得与出错之处。

      C类:(1)在三角形条件下,如对△ABC,你能说出哪些有关角的三角函数不等式?试找出3个并证明之。

      (2)对代数练习册(上)第三章的复习题三中的解答题进行“压缩”处理,只选出你认为有代表性的10个习题。

    摘自北京大学附属中学


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