专题地图 › 三角恒等变形
2023 年山东预赛
F3填空题三角恒等变形
已知
tanα1−4sinα=3,α∈(0,2π),
则 α=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:18π
解析
提示
先由等式右端为正缩小角的范围,再把等式乘以 cosα。
思路
候选角 10∘ 可由 cos10∘−3sin10∘=2sin20∘ 精确验证,最后用单调性排除其他根。
解答
原等式右端为正,且 tanα>0,故 1−4sinα>0。令
h(α)=cotα−4cosα.
在 0<sinα<41 上,
h′(α)=−csc2α+4sinα<−16+1<0,
所以方程至多有一个解。取 α=18π,则
cosα−3sinα=2cos(α+3π)=2sin(2α)=4sinαcosα.
除以正数 sinα,即得 cotα−4cosα=3。因此
α=18π.
复核
18π∈(0,2π) 且 sin18π<41;代回原式分母不为零。单调性是在所有可能解所在的区间上验证的。
方法总结
含 sinα 与 tanα 的方程,可先化为 cotα 与 cosα 的组合;特殊角验证给出存在性,导数单调性负责唯一性。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
关键是乘以sin alpha后转成sin(pi/6-alpha)=sin2alpha,再按0<alpha<pi/2筛除不合分支;不必先猜10度再用导数证明唯一。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:正切和半角代换、反求全部合法输入并筛选
专题卡:解三角方程、数解的个数:化成标准方程,写全所有分支、三角分式化简:先写禁值,切化弦,查过非零再约分