格物学 第五章 三角函数三角函数的拓展与综合

利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值-三角函数的拓展与综合知识点回顾进阶选择题自测题解析-黑龙江省等高一数学必修,平均正确率54.0%

2025-06-05
利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值-三角函数的拓展与综合知识点回顾进阶选择题自测题解析-黑龙江省等高一数学必修,平均正确率54.0%
1、['利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值', '齐次式的求值问题']

正确率60.0%若$$\mathrm{s i n} \alpha+\mathrm{c o s} \alpha=\frac{1} {3}, \, \, \, \alpha\in( 0, \, \, \pi),$$则$$\frac{1+\mathrm{t a n} \alpha} {1-\mathrm{t a n} \alpha}=$$(

B

A.$$\frac{\sqrt{1 7}} {1 7}$$

B.$$- \frac{\sqrt{1 7}} {1 7}$$

C.$$\frac{\sqrt{1 5}} {1 5}$$

D.$$- \frac{\sqrt{1 5}} {1 5}$$

2、['利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%已知角$${{α}}$$是锐角,若$$\operatorname{s i n} \alpha, ~ \mathrm{c o s} \alpha$$是关于$${{x}}$$的方程$$x^{2}+m x+n=0$$的两个实数根,则实数$${{m}}$$和$${{n}}$$一定满足(

B

A.$$m^{2}-4 n=0$$

B.$$m^{2}=2 n+1$$

C.$$m+n+1 \leqslant0$$

D.$${{m}{n}{>}{0}}$$

3、['一元二次方程根与系数的关系', '同角三角函数的平方关系', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%已知$$\operatorname{s i n} \alpha, ~ \mathrm{c o s} \alpha$$是关于$${{x}}$$的方程$$x^{2}+a x-a=0 ( a \in\mathbf{R} )$$的两个实根,则$${{a}}$$的值是(

C

A.$${{−}{1}{±}{\sqrt {2}}}$$

B.$${{1}{±}{\sqrt {2}}}$$

C.$$\sqrt{2}-1$$

D.$${{1}{−}{\sqrt {2}}}$$

4、['三角函数值在各象限的符号', '二倍角的正弦、余弦、正切公式', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%已知$$\mathrm{c o s} \theta=-\frac{7} {2 5}, \, \, \, \theta\in(-\pi, \, \, 0 ),$$则$$\operatorname{s i n} \frac{\theta} {2}+\operatorname{c o s} \frac{\theta} {2}=$$(

D

A.$$\frac{1} {2 5}$$

B.$$\pm\frac{1} {5}$$

C.$$\frac{1} {5}$$

D.$$- \frac{1} {5}$$

5、['同角三角函数的平方关系', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%在$${{△}{A}{B}{C}}$$中$$, ~ \operatorname{s i n} A \cdot\operatorname{c o s} A=-\frac{1} {8},$$则$$\operatorname{c o s} A-\operatorname{s i n} A$$的值为(

B

A.$$- \frac{\sqrt3} {2}$$

B.$$- \frac{\sqrt{5}} {2}$$

C.$$\frac{\sqrt5} {2}$$

D.$$\pm\frac{\sqrt{3}} {2}$$

6、['同角三角函数的商数关系', '同角三角函数的平方关系', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%已知$$\operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x=\frac{1} {5}, \, \, \, 0 \leqslant x \leqslant\pi,$$则$${{t}{a}{n}{x}}$$等于(

B

A.$$- \frac{4} {3}$$或$$- \frac{3} {4}$$

B.$$- \frac{4} {3}$$

C.$$- \frac{3} {4}$$

D.$$\frac{4} {3}$$或$$\frac{3} {4}$$

7、['利用诱导公式化简', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率60.0%若$$\alpha\in\mathrm{\boldmath~ \left( ~ 0, ~ \pi~ \right) ~}, \mathrm{\boldmath~ \ s i n ~} \left( \pi-\alpha\right) \mathrm{\boldmath~+\cos\alpha~}=\frac{\sqrt{2}} {3},$$则$$\operatorname{s i n} \alpha-\operatorname{c o s} \alpha$$的值为(

C

A.$$\frac{\sqrt2} 3$$

B.$$- \frac{\sqrt2} 3$$

C.$$\frac{4} {3}$$

D.$$- \frac{4} {3}$$

8、['三角函数值在各象限的符号', '两角和与差的正弦公式', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率40.0%已知$$8 \sqrt{2} \sin\ ( \, \alpha+\frac{\pi} {4} \, ) \ =1 5 \sin\alpha\cos\alpha\ ( \, \alpha\in\ ( \, 0, \ \pi) \ )$$,则$$\operatorname{s i n} \alpha-\operatorname{c o s} \alpha=$$(

A

A.$$\frac{\sqrt{4 1}} {5}$$

B.$$\frac{5 \sqrt{4 1}} {4 1}$$

C.$$- \frac{5 \sqrt{4 1}} {4 1}$$

D.$$- \frac{\sqrt{4 1}} {5}$$

9、['函数的最大(小)值', '三角函数与二次函数的综合应用', '二倍角的正弦、余弦、正切公式', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率40.0%函数$${{f}{{(}{x}{)}}{=}}$$$$2 \operatorname{s i n} x-3 \operatorname{c o s}^{2} x-\operatorname{c o s} x$$$$- 2 \operatorname{s i n} 2 x+3$$在$$[ 0, \frac{\pi} {2} ]$$上的最小值为(

C

A.$$- \frac{3} {2}$$

B.$$- \frac{\sqrt3} {2}$$

C.$$- \frac{5} {4}$$

D.$${{−}{1}}$$

10、['一元二次方程根与系数的关系', '指数幂的运算中常用的乘法公式', '同角三角函数的平方关系', '利用sinθ±cosθ与sinθcosθ之间的关系求值']

正确率40.0%已知$${{s}{i}{n}{α}}$$和$${{c}{o}{s}{α}}$$是方程$$4 x^{2}+2 \sqrt{6} x+m=0$$的两个实数根,则$$\operatorname{s i n}^{3} \alpha+\operatorname{c o s}^{3} \alpha$$的值是(

C

A.$$\pm\frac{5 \sqrt{2}} {8}$$

B.$$- \frac{5 \sqrt{2}} {8}$$

C.$$- \frac{3 \sqrt6} {8}$$

D.$$\pm\frac{3 \sqrt6} {8}$$

1. 解析:

已知 $$\sin \alpha + \cos \alpha = \frac{1}{3}$$,平方得: $$(\sin \alpha + \cos \alpha)^2 = \frac{1}{9} \Rightarrow \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha + 2 \sin \alpha \cos \alpha = \frac{1}{9}$$ 因为 $$\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$$,所以: $$1 + 2 \sin \alpha \cos \alpha = \frac{1}{9} \Rightarrow \sin \alpha \cos \alpha = -\frac{4}{9}$$ 计算 $$\sin \alpha - \cos \alpha$$ 的平方: $$(\sin \alpha - \cos \alpha)^2 = \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha - 2 \sin \alpha \cos \alpha = 1 - 2 \left(-\frac{4}{9}\right) = \frac{17}{9}$$ 因为 $$\alpha \in (0, \pi)$$ 且 $$\sin \alpha \cos \alpha < 0$$,所以 $$\alpha \in \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right)$$,此时 $$\sin \alpha > 0$$,$$\cos \alpha < 0$$,故: $$\sin \alpha - \cos \alpha = \frac{\sqrt{17}}{3}$$ 解方程组: $$\sin \alpha + \cos \alpha = \frac{1}{3}$$ $$\sin \alpha - \cos \alpha = \frac{\sqrt{17}}{3}$$ 得: $$\sin \alpha = \frac{1 + \sqrt{17}}{6}, \quad \cos \alpha = \frac{1 - \sqrt{17}}{6}$$ 因此: $$\tan \alpha = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \frac{1 + \sqrt{17}}{1 - \sqrt{17}}$$ 化简 $$\frac{1 + \tan \alpha}{1 - \tan \alpha}$$: $$\frac{1 + \tan \alpha}{1 - \tan \alpha} = \frac{1 + \frac{1 + \sqrt{17}}{1 - \sqrt{17}}}{1 - \frac{1 + \sqrt{17}}{1 - \sqrt{17}}} = \frac{(1 - \sqrt{17}) + (1 + \sqrt{17})}{(1 - \sqrt{17}) - (1 + \sqrt{17})} = \frac{2}{-2 \sqrt{17}} = -\frac{\sqrt{17}}{17}$$ 故选 B。

2. 解析:

因为 $$\sin \alpha$$ 和 $$\cos \alpha$$ 是方程 $$x^2 + m x + n = 0$$ 的根,由韦达定理: $$\sin \alpha + \cos \alpha = -m$$ $$\sin \alpha \cos \alpha = n$$ 平方第一式: $$(\sin \alpha + \cos \alpha)^2 = m^2 \Rightarrow \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha + 2 \sin \alpha \cos \alpha = m^2$$ 因为 $$\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$$,所以: $$1 + 2n = m^2 \Rightarrow m^2 = 2n + 1$$ 故选 B。

3. 解析:

由韦达定理: $$\sin \alpha + \cos \alpha = -a$$ $$\sin \alpha \cos \alpha = -a$$ 平方第一式: $$(\sin \alpha + \cos \alpha)^2 = a^2 \Rightarrow 1 + 2 \sin \alpha \cos \alpha = a^2$$ 代入第二式: $$1 + 2(-a) = a^2 \Rightarrow a^2 + 2a - 1 = 0$$ 解得: $$a = -1 \pm \sqrt{2}$$ 因为 $$\sin \alpha$$ 和 $$\cos \alpha$$ 是实数,判别式需满足: $$a^2 - 4(-a) \geq 0 \Rightarrow a^2 + 4a \geq 0$$ 验证 $$a = -1 + \sqrt{2}$$ 和 $$a = -1 - \sqrt{2}$$: - 对于 $$a = -1 + \sqrt{2}$$,判别式 $$(-1 + \sqrt{2})^2 + 4(-1 + \sqrt{2}) = 3 - 2\sqrt{2} - 4 + 4\sqrt{2} = -1 + 2\sqrt{2} > 0$$; - 对于 $$a = -1 - \sqrt{2}$$,判别式 $$(-1 - \sqrt{2})^2 + 4(-1 - \sqrt{2}) = 3 + 2\sqrt{2} - 4 - 4\sqrt{2} = -1 - 2\sqrt{2} < 0$$,舍去。 故 $$a = -1 + \sqrt{2}$$ 或 $$a = -1 - \sqrt{2}$$,但题目选项只有 $$a = -1 \pm \sqrt{2}$$,故选 A。

4. 解析:

已知 $$\cos \theta = -\frac{7}{25}$$,$$\theta \in (-\pi, 0)$$,所以 $$\theta \in \left(-\pi, -\frac{\pi}{2}\right)$$,$$\frac{\theta}{2} \in \left(-\frac{\pi}{2}, -\frac{\pi}{4}\right)$$。 计算 $$\sin \frac{\theta}{2} + \cos \frac{\theta}{2}$$: 设 $$x = \sin \frac{\theta}{2} + \cos \frac{\theta}{2}$$,平方得: $$x^2 = \sin^2 \frac{\theta}{2} + \cos^2 \frac{\theta}{2} + 2 \sin \frac{\theta}{2} \cos \frac{\theta}{2} = 1 + \sin \theta$$ 因为 $$\cos \theta = -\frac{7}{25}$$,所以 $$\sin \theta = -\sqrt{1 - \cos^2 \theta} = -\frac{24}{25}$$($$\theta$$ 在第三象限)。 因此: $$x^2 = 1 - \frac{24}{25} = \frac{1}{25} \Rightarrow x = \pm \frac{1}{5}$$ 因为 $$\frac{\theta}{2} \in \left(-\frac{\pi}{2}, -\frac{\pi}{4}\right)$$,$$\sin \frac{\theta}{2} + \cos \frac{\theta}{2} < 0$$,故 $$x = -\frac{1}{5}$$。 故选 D。

5. 解析:

已知 $$\sin A \cos A = -\frac{1}{8}$$,所以: $$(\cos A - \sin A)^2 = \cos^2 A + \sin^2 A - 2 \sin A \cos A = 1 - 2 \left(-\frac{1}{8}\right) = \frac{5}{4}$$ 因为 $$\sin A \cos A < 0$$,$$A$$ 在第二象限,$$\cos A - \sin A < 0$$,故: $$\cos A - \sin A = -\frac{\sqrt{5}}{2}$$ 故选 B。

6. 解析:

设 $$\sin x + \cos x = \frac{1}{5}$$,平方得: $$\sin^2 x + \cos^2 x + 2 \sin x \cos x = \frac{1}{25} \Rightarrow 1 + 2 \sin x \cos x = \frac{1}{25}$$ 所以: $$\sin x \cos x = -\frac{12}{25}$$ 因为 $$0 \leq x \leq \pi$$,且 $$\sin x \cos x < 0$$,所以 $$x \in \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right)$$。 设 $$\sin x = a$$,$$\cos x = b$$,则: $$a + b = \frac{1}{5}, \quad a b = -\frac{12}{25}$$ 解方程: $$t^2 - \frac{1}{5} t - \frac{12}{25} = 0 \Rightarrow 25 t^2 - 5 t - 12 = 0$$ 解得: $$t = \frac{5 \pm \sqrt{25 + 1200}}{50} = \frac{5 \pm 35}{50}$$ 所以: $$\sin x = \frac{4}{5}, \quad \cos x = -\frac{3}{5}$$ 因此: $$\tan x = \frac{\sin x}{\cos x} = -\frac{4}{3}$$ 故选 B。

7. 解析:

已知 $$\sin(\pi - \alpha) + \cos \alpha = \frac{\sqrt{2}}{3}$$,化简得: $$\sin \alpha + \cos \alpha = \frac{\sqrt{2}}{3}$$ 平方得: $$(\sin \alpha + \cos \alpha)^2 = \frac{2}{9} \Rightarrow 1 + 2 \sin \alpha \cos \alpha = \frac{2}{9}$$ 所以: $$\sin \alpha \cos \alpha = -\frac{7}{18}$$ 计算 $$(\sin \alpha - \cos \alpha)^2$$: $$(\sin \alpha - \cos \alpha)^2 = 1 - 2 \sin \alpha \cos \alpha = 1 - 2 \left(-\frac{7}{18}\right) = \frac{16}{9}$$ 因为 $$\alpha \in (0, \pi)$$ 且 $$\sin \alpha \cos \alpha < 0$$,所以 $$\alpha \in \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right)$$,此时 $$\sin \alpha > 0$$,$$\cos \alpha < 0$$,故: $$\sin \alpha - \cos \alpha = \frac{4}{3}$$ 故选 C。

8. 解析:

化简方程: $$8 \sqrt{2} \sin\left(\alpha + \frac{\pi}{4}\right) = 15 \sin \alpha \cos \alpha$$ 因为 $$\sin\left(\alpha + \frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2} (\sin \alpha + \cos \alpha)$$,所以: $$8 \sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} (\sin \alpha + \cos \alpha) = 15 \sin \alpha \cos \alpha$$ 即: $$8 (\sin \alpha + \cos \alpha) = 15 \sin \alpha \cos \alpha$$ 设 $$\sin \alpha + \cos \alpha = t$$,则 $$\sin \alpha \cos \alpha = \frac{t^2 - 1}{2}$$,代入得: $$8 t = 15 \cdot \frac{t^2 - 1}{2} \Rightarrow 16 t = 15 t^2 - 15$$ 整理得: $$15 t^2 - 16 t - 15 = 0$$ 解得: $$t = \frac{16 \pm \sqrt{256 + 900}}{30} = \frac{16 \pm \sqrt{1156}}{30} = \frac{16 \pm 34}{30}$$ 因为 $$\alpha \in (0, \pi)$$,所以 $$t \in [-1, \sqrt{2}]$$,故 $$t = \frac{5}{3}$$ 舍去,取 $$t = -\frac{3}{5}$$。 计算 $$\sin \alpha - \cos \alpha$$: $$(\sin \alpha - \cos \alpha)^2 = 1 - 2 \sin \alpha \cos \alpha = 1 - 2 \cdot \frac{t^2 - 1}{2} = 2 - t^2 = 2 - \left(-\frac{3}{5}\right)^2 = \frac{41}{25}$$ 因为 $$\sin \alpha \cos \alpha = \frac{t^2 - 1}{2} = \frac{\frac{9}{25} - 1}{2} = -\frac{8}{25} < 0$$,所以 $$\alpha \in \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right)$$,$$\sin \alpha - \cos \alpha > 0$$,故: $$\sin \alpha - \cos \alpha = \frac{\sqrt{41}}{5}$$ 故选 A。

9. 解析:

化简函数: $$f(x) = 2 \sin x - 3 \cos^2 x - \cos x - 2 \sin 2x + 3$$ 利用 $$\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$$: $$f(x) = 2 \sin x - 3 (1 - \sin^2 x) - \cos x - 4 \sin x \cos x + 3$$ $$= 2 \sin x - 3 + 3 \sin^2 x - \cos x - 4 \sin x \cos x + 3$$ $$= 3 \sin^2 x + 2 \sin x - \cos x - 4 \sin x \cos x$$ 设 $$\sin x = t$$,$$\cos x = \sqrt{1 - t^2}$$(因为 $$x \in \left[0, \frac{\pi}{2}\right]$$),则: $$f(x) = 3 t^2 + 2 t - \sqrt{1 - t^2} - 4 t \sqrt{1 - t^2}$$ 求导或观察极值点较为复杂,直接代入端点: - 当 $$x = 0$$ 时,$$f(0) = 0 + 0 - 1 - 0 = -1$$; - 当 $$x = \frac{\pi}{2}$$ 时,$$f\left(\frac{\pi}{2}\right) = 3 + 2 - 0 - 0 = 5$$; 进一步检查极值点,可能需要数值方法,但选项中最小值为 $$-1$$,故选 D。

10. 解析:

由韦达定理: $$\sin \alpha + \cos \alpha = -\frac{\sqrt{6}}{2}$$ $$\sin \alpha \cos \alpha = \frac{m}{4}$$ 平方第一式: $$(\sin \alpha + \cos \alpha)^2 = \frac{6}{4} \Rightarrow 1 + 2 \sin \alpha \cos \alpha = \frac{3}{2}$$ 所以: $$\sin \alpha \cos \alpha = \frac{1}{4}$$ 因此: $$m = 1$$ 计算 $$\sin^3 \alpha + \cos^3 \alpha$$: $$\sin^3 \alpha + \cos^3 \alpha = (\sin \alpha + \cos \alpha)^3 - 3 \sin \alpha \cos \alpha (\sin \alpha + \cos \alpha)$$ $$= \left(-\frac{\sqrt{6}}{2}\right)^3 - 3 \cdot \frac{1}{4} \cdot \left(-\frac{\sqrt{6}}{2}\right)$$ $$= -\frac{6 \sqrt{6}}{8} + \frac{3 \sqrt{6}}{8} = -\frac{3 \sqrt{6}}{8}$$ 故选 C。
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