专题地图 › 三角恒等变形
2024 年全国高中数学联赛一试(B 卷) · 第 10 题
F2解答题三角恒等变形
在 △ABC 中,已知 cosC=2sinA+cosA=2sinB+cosB,求 sinC 的值。
作答
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。
解析
思路
两个分式相等先给出 A=B 或 A+B=π/2;须用原条件检验分支后再求目标。
解答
由条件,sinA+cosA=sinB+cosB。和差化积得到
2sin2A−B(cos2A+B−sin2A+B)=0.
由于 A,B>0 且 A+B<π,第一因子为零等价于 A=B,第二因子为零等价于 A+B=π/2。
若 A+B=π/2,则 C=π/2,而 A 为锐角,sinA+cosA>0=2cosC,矛盾。
故 A=B=t∈(0,π/2),C=π−2t。原条件化为
2(sin2t−cos2t)=sint+cost.
因 sint+cost>0,约去该因子后有 sint−cost=1/2,从而
sin2t=1−(sint−cost)2=43,sint+cost=1+sin2t=27.
由于 C=π−2t,故 sinC=sin2t=3/4。
复核
取 sint=(7+1)/4、cost=(7−1)/4,两数为正,平方和为 1,且差为 1/2,故存在 t∈(π/4,π/2) 满足条件。令 A=B=t、C=π−2t,便得到符合原条件的三角形,并有 sinC=2sintcost=3/4。
方法总结
先把相同的正弦余弦组合化为角关系,再按实际所求保留最合适的倍角表达式。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
和差化积给出两个内角分支,排除互余分支后约去正因子,再使用二倍角公式求值,属于常规三角模型。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:三角恒等变形、反求全部合法输入并筛选
专题卡:特殊角的乘积或和式:配对,用积化和差和和差化积、三角形里的角关系:写成乘积,逐支筛选