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2022 年全国高中数学联赛一试(B 卷) · 第 7 题
F3填空题三角函数综合
若 △ABC 的三个内角 A,B,C 满足 cosA=sinB=2tan2C,则 sinA+cosA+2tanA 的值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:2
解析
提示
先由 cosA=sinB 列出两个角关系,再用第三个条件排除一支。
思路
余下关系使 C/2=π/4−A,可把半角正切转成 tanA,整体得到目标值,无须解出 A。
解答
三角形内角均在 (0,π),故 sinB>0,从而 0<A<π/2。 由 sinB=sin(π/2−A),得
B=2π−A或B=2π+A.
若 B=π/2−A,则 C=π/2,于是 cosA=2tan(C/2)=2,矛盾。 因此 B=π/2+A,C=π/2−2A>0,故 0<A<π/4。 由正切差角公式,
cosA=2tan(4π−A)=21+tanA1−tanA.
分母为正,移项得 cosA(1+tanA)+2tanA=2。 因为 cosAtanA=sinA,故所求值为 2。
复核
已用内角范围穷尽三角方程分支,并保证 tanA 有定义。最后一步直接形成目标式,没有在平方运算中引入额外角度。
方法总结
角关系题先做通解与内角范围筛选;目标是一个组合式时,可尝试把已知恒等式改写成目标,避免求出复杂的单个角。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需先排除一个角关系分支,再把半角条件选择性改写为目标组合式,而不逐一求角。
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:含正切的分式和半角:用和角公式合并,或设半角正切化成有理式、三角方程:先把所有的角列全,再逐个筛选