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三角函数求值题(打印版)

更新时间:作者:小小条

1. 第一题:诱导公式与化简求值

1.1 题目

三角函数求值题(打印版)

已知 sin(π+ θ) = 3/5,且 θ 是第三象限角,求 [cos(2π - θ)] / [tan(π - θ)] 的值

1.2 解题方法

使用诱导公式将任意角的三角函数化为锐角三角函数

1.3 解答过程

1.3.1 化简已知条件

sin(π+ θ) = -sinθ = 3/5

所以 sinθ= -3/5

1.3.2 确定 cosθ 的值

因为 θ 是第三象限角,所以 cosθ< 0

由 sin²θ+ cos²θ = 1 得:

cosθ= -√[1 - sin²θ] = -√[1 - (-3/5)²] = -√[1 - 9/25] = -√[16/25] = -4/5

1.3.3 化简所求表达式

cos(2π- θ) = cos(-θ) = cosθ

tan(π- θ) = -tanθ

所以,原式= cosθ / (-tanθ) = cosθ / [-(sinθ/cosθ)] = -cos²θ/sinθ

1.3.4 代入求值

将 sinθ= -3/5,cosθ = -4/5 代入:

原式= -[(-4/5)²] / (-3/5) = -(16/25) / (-3/5) = -(16/25) × (-5/3) = 16/15

1.4 最终答案

16/15


2. 第二题:恒等变换与求值

2.1 题目

已知 tanθ= 2,求 (sinθ + cosθ) / (sin³θ + 2cos³θ) 的值

2.2 解题方法

齐次式的变换技巧,将分子分母同时除以 cosθ 的幂次

2.3 解答过程

2.3.1 分析表达式

分子分母各项次数不一致,将分子分母同时除以 cos³θ

2.3.2 进行变换

原式= [(sinθ/cos³θ) + (cosθ/cos³θ)] / [(sin³θ/cos³θ) + 2(cos³θ/cos³θ)]

=[(1/cos²θ)·tanθ + (1/cos²θ)] / [tan³θ + 2]

2.3.3 处理 1/cos²θ

由 sin²θ+ cos²θ = 1,两边同时除以 cos²θ,得:

tan²θ+ 1 = 1/cos²θ

2.3.4 代入并计算

将 tanθ= 2 和 1/cos²θ = tan²θ + 1 = 2² + 1 = 5 代入:

原式= [5 × 2 + 5] / [2³ + 2] = [10 + 5] / [8 + 2] = 15/10 = 3/2

2.4 最终答案

3/2


3. 第三题:角的配凑与求值

3.1 题目

已知 sin(π/4- x) = 5/13,且 0 < x < π/4,求 cos2x / cos(π/4 + x) 的值

3.2 解题方法

观察已知角和未知角之间的关系,进行角的配凑

3.3 解答过程

3.3.1 观察角度关系

令 A= π/4 - x,则 x = π/4 - A

那么,π/4+ x = π/4 + (π/4 - A) = π/2 - A

并且 2x= 2(π/4 - A) = π/2 - 2A

3.3.2 改写所求表达式

原式= cos2x / cos(π/4 + x) = cos(π/2 - 2A) / cos(π/2 - A)

3.3.3 利用诱导公式化简

cos(π/2- 2A) = sin2A

cos(π/2- A) = sinA

所以,原式= sin2A / sinA

3.3.4 利用二倍角公式

sin2A/ sinA = (2sinAcosA) / sinA = 2cosA

3.3.5 求 cosA 的值

已知 A= π/4 - x,且 0 < x < π/4,所以 0 < A < π/4,故 cosA > 0

由 sinA= 5/13,得:

cosA= √[1 - sin²A] = √[1 - (5/13)²] = √[1 - 25/169] = √[144/169] = 12/13

3.3.6 代入求值

原式= 2 × 12/13 = 24/13

3.4 最终答案

24/13


4. 第四题:解三角形

4.1 题目

在三角形 ABC 中,角 A,B, C 的对边分别为 a, b, c,且满足 a cosB + b cosA = 2c cosC

(1)求角 C 的大小

(2)若 a + b = 6,且三角形 ABC 的面积为 2√3,求边长 c

4.2 解题方法

综合运用正弦定理和余弦定理

4.3 解答过程

4.3.1 求角 C

1. 由正弦定理:a/sinA = b/sinB = c/sinC = 2R

所以 a = 2R sinA,b = 2R sinB,c = 2R sinC

2. 代入方程 a cosB + b cosA = 2c cosC:

2R sinA cosB + 2R sinB cosA = 2 × (2R sinC) cosC

3. 两边同时除以 2R:

sinA cosB + cosA sinB = 2 sinC cosC

4. 利用两角和的正弦公式和正弦二倍角公式:

sin(A+B) = sin2C

5. 在三角形中,A+B+C = π,所以 A+B = π - C

因此,sin(A+B) = sin(π - C) = sinC

方程变为:sinC = sin2C

6. 所以 sin2C - sinC = 0

即 2cos(3C/2) sin(C/2) = 0

7. 因为 C ∈ (0, π),所以 C/2 ∈ (0, π/2),sin(C/2) ≠ 0

因此,cos(3C/2) = 0

所以 3C/2 = π/2,解得 C = π/3

4.3.2 求边长 c

1. 已知面积 S = (1/2)ab sinC = 2√3

代入 C = π/3,sin(π/3) = √3/2:

(1/2)ab × (√3/2) = 2√3

化简得:(√3/4)ab = 2√3,所以 ab = 8

2. 已知 a + b = 6

由余弦定理:c² = a² + b² - 2ab cosC

我们知道 a² + b² = (a+b)² - 2ab = 6² - 2×8 = 36 - 16 = 20

3. 代入求 c²:

c² = 20 - 2×8×cos(π/3) = 20 - 16×(1/2) = 20 - 8 = 12

所以 c = √12 = 2√3

4.4 最终答案

(1)π/3

(2)2√3


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