题目
Problem
(a) Prove the identity
tan2θ−3tanθ+7≡1−4cos2θsinθcosθ+7cos2θ.
[3]
(b) Hence solve the equation
1−4cos2θsinθcosθ+7cos2θ=tanθ5
for 0∘≤θ≤180∘.
[4]
题目中文翻译
(a) 证明恒等式
tan2θ−3tanθ+7≡1−4cos2θsinθcosθ+7cos2θ
[3]
(b) 由此解方程
1−4cos2θsinθcosθ+7cos2θ=tanθ5
其中 0∘≤θ≤180∘。
[4]
解答
(a)
解法一
思路
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从左式开始,把正切写成正弦除以余弦。分子和分母同乘 cos2θ 后,分母再用平方恒等式化简。
答题过程
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On the domain of the left side, cosθ=0 and tan2θ=3. Thus
==tan2θ−3tanθ+7sin2θ−3cos2θsinθcosθ+7cos2θ1−4cos2θsinθcosθ+7cos2θ.
(b)
解法一
思路
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用 (a) 把左边换成正切的式子。先排除使原式无定义的角,再通分并求解二次方程。
答题过程
展开
Let t=tanθ. The original equation requires t to be defined, t=0 and t2=3. Using (a) gives
t2−3t+7=t5⟹4t2−7t−15=(4t+5)(t−3)=0.
Thus t=3 or t=−45, both allowed. In the required range these give θ=tan−1(3)≈71.6∘ and θ=180∘−tan−1(5/4)≈128.7∘.