本题导读
本题考查同角三角函数基本关系。核心在于齐次式化切法、三角变换求值法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2004年湖北卷(理)) 已知 , ,求 的值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一步逻辑:由于已知等式左侧为关于 和 的二次齐次式,且由 知 。方程两边同除以 ,将其转化为关于 的一元二次方程: 。
- 第二步逻辑:利用十字相乘法分解因式,解出 的可能取值。结合已知角 在第二象限,正切值必为负数,从而确定 的确切值。
- 第三步逻辑:利用万能公式或同角三角函数基本关系求出倍角 与 的值。
- 第四步逻辑:利用两角和的正弦公式将目标式 展开为 ,代入已知值完成计算。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
方程化简求出 : 已知 。 因为 ,若 ,则 ,代入原式得 ,不成立。 故 。方程两边同时除以 : 利用十字相乘法对左侧进行因式分解: 因为 (第二象限或边界),在此区间内正切值 , 故舍去正值,确定:
计算二倍角 与 的值: 利用万能公式由 表达二倍角:
目标代数式展开与计算: 应用两角和的正弦公式展开目标式: 将标准特殊角函数值 以及(式2)、(式3)的结果代入:
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:二次齐次式化切方程的通用策略;万能公式在弦切转换中的应用;两角和的正弦展开式。
- 核心方法:齐次式化切法。
- 避坑指南:
- 在求得 的两个根后,切勿漏掉利用象限条件 进行符号甄别,若误保留 会导致最终结果错误。
- 计算二倍角时,若不使用万能公式,亦可先由 及 求出 ,再利用倍角公式计算,但计算量相对较大,易产生算术笔误。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题改编自高中数学教材“三角恒等变换”章节的常规课后解答题,是高考对三角求和、倍角公式等基础变换能力考查的标配标准题。
- 结论推广: 一般地,对于二次齐次式方程 ,其本质是射影平面上的一维二次型。通过同除以 可完美映射为代数域上的一元二次方程 。只要判别式 ,该方程在实数轴上恒有解,其诱导的二倍角可以通过万能公式有理化运算直接线性表示。
🔗【关联脉络】
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