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CalcGospel 國際數學圖譜
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CIE 9709 2022 November Paper 32 Q4

A Level / CIE / P3

CIE 9709 2022 Nov Paper 32 Paper · Question 4

题目

Problem

(a) Express 4cos⁡x−sin⁡x4\cos x-\sin x in the form Rcos⁡(x+α)R\cos(x+\alpha), where R>0R>0 and 0∘<α<90∘0^\circ<\alpha<90^\circ. State the exact value of RR and give α\alpha correct to 22 decimal places.

(3)

(b) Hence solve the equation 4cos⁡2x−sin⁡2x=34\cos2x-\sin2x=3 for 0∘<x<180∘0^\circ<x<180^\circ.

(5)
题目中文翻译

(a) 将 4cos⁡x−sin⁡x4\cos x-\sin x 表示为 Rcos⁡(x+α)R\cos(x+\alpha) 的形式,其中 R>0R>0 且 0∘<α<90∘0^\circ<\alpha<90^\circ。写出 RR 的精确值,并求 α\alpha,结果保留 22 位小数。

(3)

(b) 由此解方程 4cos⁡2x−sin⁡2x=34\cos2x-\sin2x=3,其中 0∘<x<180∘0^\circ<x<180^\circ。

(5)
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⁡(x+α)R\cos(x+\alpha),比较正弦与余弦系数。正弦项的负号已包含在加角公式中,α\alpha 仍为正。

答题过程

展开

Expanding,

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

Thus

Rcos⁡α=4,Rsin⁡α=1.R\cos\alpha=4,\qquad R\sin\alpha=1.

Therefore

R= 42+12=17,α= tan⁡−114= 14.036243…∘.\begin{align*} R=&\,\sqrt{4^2+1^2}=\sqrt{17},\\[4mm] \alpha=&\,\tan^{-1}\frac14\\[4mm] =&\,14.036243\ldots^\circ. \end{align*}

Hence R=17,α=14.04∘\boxed{R=\sqrt{17},\quad\alpha=14.04^\circ}.

(b)

解法一

思路

展开

承接(a),先求 2x+α2x+\alpha 的两个余弦角,减回相位角后再除以 22,并检查范围。

答题过程

展开

Using part (a), with the unrounded value of α\alpha,

17cos⁡(2x+α)=3.\sqrt{17}\cos(2x+\alpha)=3.

Let

β=cos⁡−1317=43.313856…∘.\beta=\cos^{-1}\frac3{\sqrt{17}}=43.313856\ldots^\circ.

The values giving 0∘<2x<360∘0^\circ<2x<360^\circ are

2x= β−αor2x= 360∘−β−α.\begin{align*} 2x=&\,\beta-\alpha\\[4mm] \text{or}\quad 2x=&\,360^\circ-\beta-\alpha. \end{align*}

Thus

x=14.6∘or151.3∘.\boxed{x=14.6^\circ\quad\text{or}\quad151.3^\circ}.