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文档简介

专题5-1任意角与弧度制

【题型1】任意角的概念

【题型2】弧度制与角度制的互化

【题型3】终边相同的角

【题型4】象限角与轴线角

【题型5】区域角的表示

【题型6】关于某条线对称的2个角的表示

【题型7】n等分角的象限问题

【题型8】扇形的弧长及面积公式

【题型9】扇形中的最值问题

【题型1】任意角的概念

任意角的概念

①角的概念:角可以看成平面内一条射线绕着它的端点旋转所成的图形.

②角的分类

名称定义图示

正角一条射线绕其端点按逆时针方向旋转形成的角

负角一条射线绕其端点按顺时针方向旋转形成的角

零角一条射线没有做任何旋转形成的角

③任意角的概念:任意角指的是不仅包括通常的0°到360°之间的角,还包括了正角、零角和负角。

在实际生活中,经常会遇到角的旋转量不在[0°,360°]这个区间的情况,为了描述这种现实状况,角

的概念被推广到了任意角

【例题】时钟走了3小时20分,则时针所转过的角的度数为,分针转过的角的度数

为.

【答案】1001200

【分析】根据时针每小时转30,分针每小时转360,时针、分针都按顺时针方向旋转,结合角的

定义即可求解.

【详解】因为时针每小时转30,分针每小时转360,

又因为时针、分针都按顺时针方向旋转,

1

故时针转过的角度数为330100,

3

1

分针转过的角度数为33601200.

3

【巩固练习1】如图,射线OA绕顶点O逆时针旋转45到OB位置,并在此基础上顺时针旋转120到

达OC位置,则AOC.

【答案】75.

【分析】由角的定义即可求解.

【详解】由角的定义可得AOCAOBBOC45(120)75.

【巩固练习2】时针走了1h20min,则分针转过的角是.

【答案】480

【分析】由时针走过得时间换算为以分钟为单位的时间,根据每60分钟转360(因为分针是顺时

针旋转,所以对应的是负角),由此即可求解.

【详解】因为时针走了1h20min,所以分针也走了602080min,

360

注意到分针每分钟转的角度为6(因为分针是顺时针旋转,所以对应的是负角),

60

所以时针走了1h20min,则分针转过的角是680480.

【题型2】弧度制与角度制的互化

(1)弧度制的概念

①弧度制定义:以弧度为单位来度量角的单位制;

②1弧度的角:长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度的角.(1弧度记作1rad)

l

③规定:正角的弧度数为正数,负角的弧度数为负数,零角的弧度数为零,,l是以角作为

r

圆心角时所对圆弧的长,r为半径.

(2)角度制与弧度制的换算

角度化弧度弧度化角度

360°=2πrad2πrad=360°

180°=πradπrad=180°

1°=rad≈0.01745rad1rad=°≈57.30°

180180

度数×=弧度数弧度数×°=度数

180180

【例题1】(多选题)将下列角度与弧度进行互化正确的是()

5117π

A.π1530B.105

612

π19π

C.10D.855

184

【答案】BCD

511511o

【解析】对于A,因π180=15330,故A错误;

66

7π7o

对于B,180=105,故B正确;

1212

ππ

对于C,1010=,故C正确;

18018

π19π

对于D,855855=,故D正确.

1804

【例题2】(23-24高一上·浙江·阶段练习)若一圆弧长等于其所在圆的内接正三角形的边长,则此圆

弧所对的圆心角的弧度数为()

ππ

A.B.C.3D.2

32

【答案】C

【分析】画图设外接圆半径r2,利用正三角形性质可得圆弧长l23,再由弧度制定义可得

3.

【详解】不妨设正ABC的外接圆半径r2,圆心为O,

取BC的中点为D,连接AD,OC,易知O在AD上,且OCB30,ADBC;如下图所示:

1

在Rt△OCD中,ODOC1,所以CD3,BC23;

2

依题意可知该圆弧长lBC23,

l23

所以圆心角===3.

r2

【巩固练习1】225的角化成弧度制为.

5π

【答案】

4

π5π

【解析】因为180π,所以225225.

1804

【巩固练习2】经过2小时,钟表上时针转过的弧度数为.

π

【答案】

3

π

【解析】根据题意,表盘平分为12等份,每等份对应的弧度数大小为,

6

π

经过2小时,钟表上时针转过的弧度数大小为,

3

π

因为时针按顺时针转动,钟表上时针转过的弧度数为

3

【巩固练习3】已知扇形的半径是3,弧长为6,则扇形圆心角的弧度数是.

【答案】2

【解析】依题意,设扇形的圆心角为0,

因为扇形的半径是r3,弧长为l6,

6

所以由lr,得63,则2.

3

故答案为:2.

【巩固练习4】要在半径OA6cm的圆形金属板上截取一块扇形板,使其弧AB的长为2πcm,则

圆心角AOB的弧度数是.

π

【答案】

3

2ππ

【解析】圆心角AOB的弧度数为.

63

【题型3】终边相同的角

终边相同的角:所有与角α终边相同的角,连同角α在内,可构成一个集合

S∣k360,kZ,即任一与角α终边相同的角,都可以表示成角α与整数个周角的和

【例题1】下列各角中,与1850角终边相同的角是()

A.40B.50C.320D.400

【答案】B

【分析】根据1850505360即可得到答案.

【详解】对选项A,1850401810536010,故A错误.

对选项B,因为18505018005360,故B正确.

对选项C,18503201530436090,故C错误.

对选项D,18504002250636090,故D错误.

kk

【例题2】设集合Mxx45180,kZ,Nxx45180,kZ那么()

24

A.M=NB.NM

C.MND.MN

【答案】C

【分析】变形表达式为相同的形式,利用集合间的关系,比较可得.

k

【详解】由题意得Mxx45180,kZ

2

{x|x2k145,kZ},

即M是由45的奇数倍构成的集合,

k

又Nxx45180,kZ

4

{x|xk145,kZ},

即N是由45的整数倍构成的集合,

则MN

【巩固练习1】将885化为k360(0360,kZ)的形式是.

【答案】(3)360195

【分析】根据条件直接计算即可.

【详解】因为8851080195(3)360195,

故答案为:(3)360195

【巩固练习2】与457角终边相同的角的集合是.

【答案】{|263k360,kZ}

【分析】终边相同的角相差360°的整数倍.

【详解】由于457=136097=2360263,故与457角终边相同的角的集合是

{|263k360,kZ}.

故答案为:{|263k360,kZ}

【巩固练习3】已知集合A={|为锐角},B={|为小于90的角},C={|为第一象限角},

D={|为小于90的正角},则下列等式中成立的是()

A.A=BB.B=CC.A=CD.A=D

【答案】D

【分析】根据题意,将各个集合化简,即可得到结果.

【详解】因为A={|为锐角}090,

D={|为小于90的正角}090,

对于集合B,小于90的角包括零角与负角,

对于集合C,C={|为第一象限角}360k90360k,kZ

【题型4】象限角与轴线角

象限角:把角放在平面直角坐标系中,使角的顶点与原点重合,角的始边与x轴的非负半轴重合,

那么,角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限角;如果角的终边在坐标轴上,就认为这个角

不属于任何一个象限

(1)象限角的集合表示

象限角象限角α的集合表示

第一象限角{α|k·360°<α<k·360°+90°,k∈Z}

第二象限角{α|k·360°+90°<α<k·360°+180°,k∈Z}

第三象限角{α|k·360°+180°<α<k·360°+270°,k∈Z}

第四象限角{α|k·360°+270°<α<k·360°+360°,k∈Z}

(2)轴线角的集合表示

角α终边的位置角α的集合表示

在x轴的非负半轴上{α|α=k·360°,k∈Z}

在x轴的非正半轴上{α|α=k·360°+180°,k∈Z}

在y轴的非负半轴上{α|α=k·360°+90°,k∈Z}

在y轴的非正半轴上{α|α=k·360°+270°,k∈Z}

在x轴上{α|α=k·180°,k∈Z}

在y轴上{α|α=k·180°+90°,k∈Z}

在坐标轴上{α|α=k·90°,k∈Z}

【例题1】(多选)下列命题中错误的是()

A.三角形的内角必是第一、二象限角

B.始边相同而终边不同的角一定不相等

C.第四象限角不一定是负角

D.钝角比第三象限角小

【答案】AD

【分析】根据任意角、象限角的定义判断各项的正误.

π

【详解】A:由于三角形内角范围为(0,π),内角为不是第一、二象限角,错;

2

B:由任意角定义,始边相同而终边不同的角一定不相等,对;

7π

C:如为正角且在第四象限角,故第四象限角不一定是负角,对;

4

π2π

D:钝角范围为(,π),而是第三象限角,此时钝角大,错.

23

【例题2】2024的终边在()

A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限

【答案】B

【解析】20241366360,且136角是第二象限角,

2024角的终边在第二象限.

2k

【例题3】(2024·湖北黄冈·期中)若角满足=(kZ),则的终边一定在()

36

∈

A.第一象限或第二象限或第三象限

B.第一象限或第二象限或第四象限

C.第一象限或第二象限或x轴非正半轴上

D.第一象限或第二象限或y轴非正半轴上

【答案】D

【解析】当k0时,,终边位于第一象限

6

5

当k1时,,终边位于第二象限

6

3

当k2时,,终边位于y轴的非正半轴上

2

当k3时,2,终边位于第一象限

6

综上可知,则的终边一定在第一象限或第二象限或y轴的非正半轴上

【例题4】若是第二象限角,则()

A.是第一象限角B.是第一或第三象限角

2

3π

C.是第二象限角D.2是第三象限角或2是第四象限角或2的终边

2

在y轴负半轴上

【答案】BD

【分析】由已知可得2k2k,kZ,然后逐个分析判断即可

2

【详解】因为是第二象限角,所以可得2k2k,kZ.

2

对于A,π2kππ2kπ,kZ,则是第三象限角,所以A错误;

2

对于B,可得kk,kZ,当k为偶数时,是第一象限角;当k为奇数时,是第

42222

三象限角.所以B正确;

3π5π3π

对于C,2π2kπ2kπ,kZ,即2k1π3ππ2k1π,kZ,所以

22222

是第一象限角,所以C错误;

对于D,π4kπ22π4kπ,kZ,所以2的终边位于第三象限或第四象限或y轴负半轴上,

所以D正确.

π

【巩固练习1】在平面直角坐标系中,给出下列命题:①小于的角一定是锐角;②钝角一定是第

2

二象限的角;③终边不重合的角一定不相等;④第二象限角大于第一象限角.其中假命题的个数是()

A.1个B.2个C.3个D.4个

【答案】B

【分析】结合任意角的概念分析即可.

ππ

【详解】因为锐角(0,),所以小于的角不一定是锐角,故①不成立;

22

ππ

因为钝角(,π),第二象限角(2kπ,π2kπ),kZ,所以钝角一定是第二象限角,故②成

22

立;

若两个角的终边不重合,则这两个角一定不相等,故③成立;

例如120,390,但,故④不成立.

25π

【巩固练习2】是()

3

A.第一象限角B.第二象限角C.第三象限角D.第四象限角

【答案】A

25ππ

【解析】8π,

33

25ππ25π

与终边相同,所以是第一象限角.

333

【巩固练习3】已知是锐角,那么2是().

A.第一象限角B.第二象限角

C.小于180°的正角D.第一或第二象限角

【答案】C

【分析】由题知0,,故20,,进而得答案.

2

【详解】因为是锐角,所以0,,所以20,,满足小于180°的正角.

2

其中D选项不包括90,故错误.

【巩固练习4】已知是锐角,则()

A.180是第三象限角B.2是小于180的正角

C.2是第一或第二象限角D.是锐角

2

【答案】ABD

【分析】根据锐角的范围,直接利用不等式的运算法则即可求解.

【详解】由题知,

因为是锐角,所以090,

对于A:所以180180270,故A选项正确;

对于BC:02180,故B选项正确,C选项错误;

对于D:045,故D选项正确

2

【题型5】区域角的表示

解答此类题目应先在0°~360°上写出角的集合,再利用终边相同的角写出符合条件的所有角的集

合,如果集合能化简的还要化成最简.本题还要注意实线边界与虚线边界的差异.

【例题1】已知集合|k36045k36090,kZ,则图中表示角的终边所在区域正确

的是()

A.B.

C.D.

【答案】B

【解析】当k36045,kZ时,角的终边落在第一象限的角平分线上,

当k36090,kZ时,角的终边落在y轴的非负半轴上,

按照逆时针旋转的方向确定范围可得角的终边所在区域如选项B所示.

【例题2】若角的终边落在如图所示的阴影部分内,则角的取值范围是()

ππ2π7π

A.(,)B.(,)

6336

2π7π2π7π

C.[kπ,kπ](kZ)D.[2kπ,2kπ](kZ)

3636

【答案】D

2π7π

【解析】依题意,在[0,2π)内阴影部分的边界射线对应的角分别为,,

36

2π7π

在[0,2π)内阴影部分对应角的范围是[,],

36

2π7π

所以角的取值范围是[2kπ,2kπ](kZ).

36

ππ

【巩固练习1】集合kπkπ,kZ中的角所表示的范围(阴影部分)是()

42

A.B.

C.D.

【答案】C

ππππ

【解析】当k2n(nZ)时,2nπ2nπ,nZ,此时表示的范围与表示的范

4242

围一样;

ππππ

当k2n1(nZ)时,2nππ2nππ,nZ,此时表示的范围与ππ表

4242

示的范围一样,

故选:C.

【巩固练习2】(2024·高一·山西朔州·期末)集合∣k180k18060,kZ中的角所表示的

范围(阴影部分)是()

A.B.

C.D.

【答案】C

【解析】当k2n,nZ时,∣n360n36060,kZ,

当k2n1,nZ时,{|n360180n360240,kZ},所以选项C满足题意.

【巩固练习3】(2024·高一·广西钦州·阶段练习)集合{|k·180k·18045,kZ}中角表示的

范围(用阴影表示)是图中的()

A.B.

C.D.

【答案】B

【解析】集合{|k180k18045,kZ}中,

当k为偶数时,此集合与|045表示终边相同的角,位于第一象限;

当k为奇数时,此集合与|180225表示终边相同的角,位于第三象限.

所以集合{|k180k18045,kZ}中角表示的范围为选项B中阴影所示.

【巩固练习4】(23-24高一上·河北承德·期末)已知角的终边落在阴影区域内(不含边界),角的

终边和相同,则角的集合为()

ππ

A.2kπ2kπ,kZ

63

πkππkπ

B.,kZ

6232

ππ

C.kπkπ,kZ

63

π3kππ3kπ

D.,kZ

6232

【答案】C

【分析】首先求阴影的边界表示的角的集合,再用不等式表示集合.

3ππ

【详解】终边落在yx上的角为kπkZ,终边落在y3x上的角为kπkZ,

363

ππ

故角的集合为kπkπ,kZ.

63

【巩固练习5】如图,用弧度表示顶点在原点,始边重合于x轴的非负半轴,终边落在阴影部分内

的角的集合(不包括边界).

(1);

(2)

2

【答案】(1)2k2k,kZ;

36

2

(2)2k2k或2k2k,kZ.

33

2

【分析】由图①可知,以OA为终边的角为+2kπ(k∈Z);以OB为终边的角为+2kπ(k∈Z),由

63

此可求出阴影部分内的角的集合;

2

由图②可知,以OA为终边的角为+2kπ(k∈Z);以OB为终边的角为+2kπ(k∈Z).

33

不妨设右边阴影部分所表示的集合为M1,左边阴影部分所表示的集合为M2,由阴影部分内的角的

集合为M1M2.

2

【详解】如题图①,以OA为终边的角为+2kπ(k∈Z);以OB为终边的角为+2kπ(k∈Z),

63

所以阴影部分内的角的集合为

2

2k2k,kZ;

36

2

如题图②,以OA为终边的角为+2kπ(k∈Z);以OB为终边的角为+2kπ(k∈Z).

33

不妨设右边阴影部分所表示的集合为M1,左边阴影部分所表示的集合为M2,

2

则M1=2ka2k,kZ,M2=2k2k,kZ.

33

所以阴影部分内的角的集合为

2

M1M22k2k或2k2k,kZ.

33

【题型6】关于某条线对称的2个角的表示

1若角与角的终边关于x轴对称,则与的数量关系为:2kπ,kZ;

2若角与角的终边关于y轴对称,则与的数量关系为:(2k1)π,kZ;

3若角与角的终边在一条直线上,则与的数量关系为:kπ,kZ;

4若角与角的终边关于yx轴对称,则与的数量关系为:2kπ

2

5若角与角的终边关于yx轴对称,则与的数量关系为:2k

2

【例题1】在平面直角坐标系中,若角与的终边关于y轴对称,则角与之间的关系满足().

A.πB.2kπ(kZ)

C.kπ(kZ)D.2k1π(kZ)

【答案】D

【分析】根据题意得到π,即可求解.

【详解】由题意,角和的终边关于y轴对称,

则2k1πkZ.

π

【例题2】的终边与的终边关于直线yx对称,则的取值集合为.

6

π

【答案】2k,kZ

3

π

【分析】由题知的终边与角的终边相同,再根据终边相同的角的集合求解即可.

3

π

【详解】解:的终边与的终边关于直线yx对称,

6

π

所以的终边与角的终边相同,

3

π

所以的取值集合为2k,kZ

3

【巩固练习1】(21-22高一上·陕西宝鸡·期中)若角和的终边关于直线xy0对称,且,

6

则角的集合是.

【答案】2k,kZ

3

【分析】根据,可得其关于直线xy0对称的一个角,然后根据终边相同的角得到相应

6

的集合.

【详解】由题可知:关于直线xy0对称的一个角为

63

所以角的集合为2k,kZ

3

【巩固练习2】是一个任意角,则的终边与3的终边()

A.关于坐标原点对称B.关于x轴对称

C.关于y轴对称D.关于直线yx对称

【答案】C

【分析】根据角终边位置的周期性判断出的终边与3的终边相同,从而得出答案.

【详解】因为的终边与3的终边相同,而的终边与的终边关于y轴对称,

所以的终边与3的终边关于y轴对称.

【巩固练习3】直角坐标系xOy中,以原点O为顶点,以x轴正半轴为始边,那么,角的终边

与的终边关于对称;角的终边与的终边关于对称.

2

【答案】y轴直线yx.

【分析】将两角相加再除以2,即可得到对称轴终边所在位置,即可得到对称轴方程;

【详解】解:因为,所以角的终边与的终边关于y轴对称;

22

因为2,所以角的终边与的终边关于直线yx对称;

2

24

故答案为:y轴;直线yx;

【题型7】n等分角的象限问题

如何确定角(nN)终边所在象限

n

法1分类讨论法:利用已知条件写出的范围(用k表示),由此确定的范围,在对k进行分类

n

讨论,从而确定所在象限。

n

法2几何法:先把各象限分为n等份,再从x轴的正方向的上方起,逆时针依次将各区域标上1、2、

3、4……则原来是第几象限的角,标号为几的区域即角终边所在的区域。

n

【例题1】(多选)如果2是第四象限角,那么可能是()

A.第一象限角B.第二象限角C.第三象限角D.第四象限角

【答案】BD

【解析】由已知得2k22k,kZ,所以kk,kZ,

24

当k为偶数时,在第四象限,当k为奇数时,在第二象限,即在第二或第四象限.故选:BD.

【例题2】已知是第三象限角,试确定2终边所在位置.

【答案】在第一或第二象限,或终边在y轴的正半轴上

【解析】写出的范围,由不等式得2的范围,即可分析角的终边所在的位置.

【详解】是第三象限角,.180k360270k360kZ.

:3602k36025402k360kZ,

即2k136021802k1360kZ,

2的终边在第一或第二象限,或终边在y轴的正半轴上.

【例题3】已知角α的终边在第四象限,确定下列各角终边所在的象限:

(1);

2

(2)2;

(3);

3

(4)3.

3π

【解析】(1)由于为第四象限角,所以2kπ2π2kπ,kZ,

2

3π

所以kππkπ,kZ,

42

3π

当k2n时,2nππ2nπ,nZ,终边在第二象限,

42

7π

当k2n1时,2nπ2π2nπ,nZ,终边在第四象限,

42

所以的终边在第二或第四象限;

2

(2)由(1)得3π4kπ24π4kπ,kZ,

所以2的终边在第三或第四象限,也可在y轴的负半轴上.

π2π2π2π

(3)由(1)得kk,kZ,

23333

π2π

当k3n时,2nπ2nπ,nZ,终边在第二象限,

233

7π4π

当k3n1时,2nπ2nπ,nZ,终边在第三象限,

633

11π

当k3n2时,2nπ2π2nπ,nZ,终边在第四象限,

63

所以的终边在第二、第三或第四象限;

3

9ππ

(4)由(1)得6kπ36π6kπ,kZ,即4π6kπ32π4π6kπ,kZ,

22

所以3的终边在第二或三或第四象限,也可在x,y轴的负半轴上.

【巩固练习1】(高一上·湖北武汉·期末)角是第二象限的角,则所在的象限为()

2

A.第一、三象限B.第二、三象限C.第一、四象限D.第三、四象限

【答案】A

【分析】表示出在第二象限的集合,再求所在象限的集合即可

2

【详解】由题可知2k2k,kZ,故kk,kZ,

2422

当k为偶数时,在第一象限;当k为奇数时,在第三象限.

22

故所在象限是第一或第三象限.

2

【巩固练习2】(高一上·河南新乡·期末)“是第四象限角”是“是第二或第四象限角”的()

2

A.充分不必要条件B.必要不充分条件

C.充要条件D.既不充分也不必要条件

【答案】A

【分析】由象限角的知识结合充分和必要条件的定义作出判断.

33

【详解】当是第四象限角时,2k22k,kZ,则kk,kZ,即

2422

33

是第二或第四象限角.当为第二象限角,但不是第四象限角,故“是第四象限角”是

242

“是第二或第四象限角”的充分不必要条件.

2

【巩固练习3】角的终边在第三象限,那么的终边不可能在的象限是第象限

3

A.一B.二C.三D.四

【答案】B

【解析】根据的范围,求解出的范围,然后考虑k与3的倍数关系,从而可判断出终边所在

33

象限.

2k2k

【详解】因为角的终边在第三象限,所以,,kZ,

33323

当k3m,mZ时,2m,2m,mZ,故的终边在第一象限,

3323

7

当k3m1,mZ时,2m,2m,mZ,故的终边在第三象限,

363

511

当k3m2,mZ时,2m,2m,mZ,故的终边在第四象限,

3363

综上可知:的终边不可能在第二象限.

3

【巩固练习4】已知终边在第四象限,则2终边所在的象限为.

【答案】第三象限或第四象限或y轴负半轴

【分析】由角α的范围求出2α的范围,再结合象限角的概念求解即可.

π

【详解】由于是第四象限角,故2kπ2kπ,故4kππ24kπ,即2终边在”第三象限或第

2

四象限或y轴负半轴”.

故答案为:第三象限或第四象限或y轴负半轴.

【题型8】扇形的弧长及面积公式

一、扇形弧长与面积的基本公式

已知扇形的半径为R,圆心角为

弧长公式:lR

11

面积公式:SlRR2

22

二、应用弧度制解决问题的方法

(1)利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度.

(2)求扇形面积最大值的问题时,常转化为二次函数的最值问题.

(3)在解决弧长问题和扇形面积问题时,要合理地利用圆心角所在的三角形.

【例题1】已知扇形的圆心角是60,半径为2,则扇形的面积为()

π2π

A.60B.120C.D.

33

【答案】D

【分析】利用扇形的面积公式可求得该扇形的面积.

1π2π

【详解】因为扇形的圆心角是60,半径为2,则该扇形的面积为S22.

233

【例题2】(23-24高一上·浙江宁波·开学考试)如图中,O的半径为20,则阴影部分的面积

为.

【答案】200

【分析】由图可知弓形AB的面积等于扇形OAB的面积减去AOB的面积,所以阴影部分的面积等

于以102为半径的半圆的面积减去弓形的面积,求解即可.

【详解】由已知OAOB20,所以AB202,

所以APBP102,

11

S2020200,扇形OAB的面积为π202100π,

AOB24

12

所以阴影部分的面积为π102100π200200.

2

【例题3】(23-24高一上·湖北·期末)以等边三角形每个顶点为圆心,以边长为半径,在另两个顶点

间作一段弧,三段弧围成的曲边三角形弧就是勒洛三角形.如图,已知中间正三角形的边长为2,

则该勒洛三角形的面积与周长之比为

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