同一骨架 2011 年中科大少年班初试 第 11 题 · P010069
三角形的角和可以把正切的乘积与和互相联系。两题都先把题给的平方和或倒数关系化为角和恒等式能使用的形式,再消去冗余角;锐钝性、分母非零与所有代数分支都要保留。
一题由余弦平方和推出某个正切乘积,再证明可重新排列成等差;另一题先证明正切恒等式,再将剩余倒数等差条件化成差角方程。
锐角 中,若
的和等于 中的某个值,求证: 必可按某顺序组成一个等差数列。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
等式右端三个角地位对称,可不妨固定为 。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
利用三角形余弦平方和恒等式先得到 , 再用 把三角形内角关系转成正切的等差关系。
不妨设
由三角形恒等式
以及 ,得到
三角形为锐角三角形,所以各余弦均为正,可约去 ,得
另一方面,
与 (1) 比较,得
即
又因 ,
其中最后一步使用了 (2)。因此
所以按
的顺序可组成等差数列。
若题设的和等于 或 ,只需循环交换字母, 即可得到相应的排列,结论同样成立。
锐角条件保证三个正切有定义,也保证约去余弦合法; 由 (2) 知 ,正切和角公式的分母不为零。 三种右端选择由循环对称性穷尽。
三角形中的余弦平方和应优先联想到 。 若目标是正切的线性关系,可先求两角正切之积,再用内角和的正切公式完成转化。
先将余弦平方和条件转成两正切乘积3,再利用三角形角和恒等式识别第三正切为其平均数。
同一骨架 2011 年中科大少年班初试 第 11 题 · P010069
三角形的角和可以把正切的乘积与和互相联系。两题都先把题给的平方和或倒数关系化为角和恒等式能使用的形式,再消去冗余角;锐钝性、分母非零与所有代数分支都要保留。
一题由余弦平方和推出某个正切乘积,再证明可重新排列成等差;另一题先证明正切恒等式,再将剩余倒数等差条件化成差角方程。
已记下,谢谢!