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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9709 2023 March Paper 32 Q6

A Level / CIE / P3

CIE 9709 2023 March Paper 32 Paper · Question 6

题目

Problem

(a) Express 5sin⁡θ+12cos⁡θ5\sin\theta+12\cos\theta in the form Rcos⁡(θ−α)R\cos(\theta-\alpha), where R>0R>0 and 0<α<12π0<\alpha<\frac12\pi.

(3)

(b) Hence solve the equation 5sin⁡2x+12cos⁡2x=65\sin2x+12\cos2x=6 for 0≤x≤π0\le x\le\pi.

(4)
题目中文翻译

(a) 将 5sin⁡θ+12cos⁡θ5\sin\theta+12\cos\theta 表示为 Rcos⁡(θ−α)R\cos(\theta-\alpha) 的形式,其中 R>0R>0 且 0<α<12π0<\alpha<\frac12\pi。

(3)

(b) 由此解方程 5sin⁡2x+12cos⁡2x=65\sin2x+12\cos2x=6,其中 0≤x≤π0\le x\le\pi。

(4)
原卷通用作答要求

Answer all questions. You should use a calculator where appropriate.

You must show all necessary working clearly; no marks will be given for unsupported answers from a calculator.

Give non-exact numerical answers correct to 3 significant figures, or 1 decimal place for angles in degrees, unless a different level of accuracy is specified in the question.

请回答所有题目。适当时应使用计算器。必须清楚展示所有必要的计算过程;仅给出计算器答案而没有过程,不予评分。除非题目另有精度要求,非精确数值答案保留 3 位有效数字,以度为单位的角度保留 1 位小数。

解答

(a)

解法一

思路

展开

展开 Rcos⁡(θ−α)R\cos(\theta-\alpha) 并比较系数。因为 α\alpha 在第一象限,用正的正弦、余弦值确定它。

答题过程

展开

Expanding,

Rcos⁡(θ−α)=Rcos⁡αcos⁡θ+Rsin⁡αsin⁡θ.R\cos(\theta-\alpha) =R\cos\alpha\cos\theta+R\sin\alpha\sin\theta.

Comparing coefficients,

Rcos⁡α= 12,Rsin⁡α= 5.\begin{align*} R\cos\alpha=&\,12,\\[4mm] R\sin\alpha=&\,5. \end{align*}

Hence

R= 122+52=13,α= tan⁡−1512=0.394791….\begin{align*} R=&\,\sqrt{12^2+5^2}=13,\\[4mm] \alpha=&\,\tan^{-1}\frac5{12}=0.394791\ldots. \end{align*}

Therefore

5sin⁡θ+12cos⁡θ=13cos⁡(θ−α),\boxed{5\sin\theta+12\cos\theta =13\cos(\theta-\alpha)},

where α=tan⁡−1(5/12)≈0.395\alpha=\tan^{-1}(5/12)\approx0.395 radians.

(b)

解法一

思路

展开

承接(a),将角换成 2x2x,先求余弦角,再加回相位角并除以 22。

答题过程

展开

Using part (a), with the unrounded α=tan⁡−1(5/12)\alpha=\tan^{-1}(5/12),

13cos⁡(2x−α)=6.13\cos(2x-\alpha)=6.

Let β=cos⁡−1(6/13)\beta=\cos^{-1}(6/13). Since 0≤2x≤2π0\le2x\le2\pi, the solutions are

2x= α+βor2x= α+2π−β.\begin{align*} 2x=&\,\alpha+\beta\\[4mm] \text{or}\quad2x=&\,\alpha+2\pi-\beta. \end{align*}

Thus

x=0.743orx=2.79\boxed{x=0.743\quad\text{or}\quad x=2.79}

in radians, to 3 significant figures.