格物学 第五章 三角函数5.5 三角恒等变换

两角和与差的余弦、正弦、正切公式-5.5 三角恒等变换知识点课后进阶自测题解析-江苏省等高一数学必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-06-13
两角和与差的余弦、正弦、正切公式-5.5 三角恒等变换知识点课后进阶自测题解析-江苏省等高一数学必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['充分、必要条件的判定', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率80.0%设命题$${{p}}$$:$$3 \operatorname{s i n} \alpha\operatorname{c o s} ( \alpha+\beta)=\operatorname{s i n} ( 2 \alpha+\beta)$$,命题$${{q}}$$:$$\operatorname{t a n} ( \alpha+\beta)=2 \operatorname{t a n} \alpha$$,则$${{p}}$$是$${{q}}$$的$${{(}{)}}$$

A.充分非必要条件

B.必要非充分条件

C.充要条件

D.既非充分又非必要条件

2、['任意角的三角函数的概念', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率0.0%在直角坐标系中,$$P_{1} ( x_{1}, x_{2} )$$,$$P_{2} ( x_{2}, y_{2} )$$是单位圆上的两点,则$${{∠}{{P}_{1}}{O}{{P}_{2}}}$$的余弦值等于$${{(}{)}}$$

A.$$x_{1} x_{2}+y_{1} y_{2}$$

B.$$x_{1} x_{2}-y_{1} y_{2}$$

C.$$x_{1} y_{2}+x_{2} y_{1}$$

D.$$x_{1} y_{2}-x_{2} y_{1}$$

3、['同角三角函数的基本关系', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率40.0%已知$$\operatorname{s i n} \alpha=\frac{\sqrt{5}} {5}$$,$$\operatorname{s i n} \beta=\frac{\sqrt{1 0}} {1 0}$$,且$${{α}}$$,$${{β}}$$均为锐角,则$${{α}{+}{β}}$$的值为$${{(}{)}}$$

A.$$\frac{\pi} {4}$$

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

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

D.$$\frac{\pi} {2}$$

4、['三角函数的图象与性质', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率0.0%已知函数$$f ( x )=-2 \operatorname{c o s} ( 2 x+\frac{\pi} {3} ) \operatorname{s i n} 2 x-\frac{\sqrt{3}} {2}$$,则$${{(}{)}}$$

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期是$${{π}}$$

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$[ \frac{\pi} {6}, \frac{\pi} {4} ]$$上单调递增

C.$${{f}{(}{x}{)}}$$的图象关于点$$( \frac{k \pi} {2}+\frac{\pi} {1 2}, 0 ) ( k \in Z )$$对称

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$[-\frac{\pi} {4}, 0 ]$$上的值域是$$[-1, \frac{\sqrt{3}} {2} ]$$

5、['三角函数的图象与性质', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率80.0%函数$$f ( x )=\sqrt{3} \operatorname{s i n} x-\operatorname{c o s} x$$图象的一条对称轴方程为$${{(}{)}}$$

A.$$x=\frac{\pi} {6}$$

B.$$x=\frac{\pi} {3}$$

C.$$x=\frac{2 \pi} {3}$$

D.$$x=\frac{7 \pi} {6}$$

6、['两角和与差的余弦、正弦、正切公式', '三角恒等变换']

正确率80.0%设$$a=\frac{1} {\sqrt{2}} ( \operatorname{s i n} 5 6^{\circ}-\operatorname{c o s} 5 6^{\circ} )$$,$$b=\operatorname{c o s} 5 0^{\circ} \, \operatorname{c o s} 1 2 8^{\circ}+\operatorname{c o s} 4 0^{\circ} \, \operatorname{c o s} 3 8^{\circ}$$,$$c=2 \operatorname{c o s}^{2} 4 0^{\circ}-1$$,则$${{a}}$$,$${{b}}$$,$${{c}}$$的大小关系是$${{(}{)}}$$

A.$$a > b > c$$

B.$$b > a > c$$

C.$$c > a > b$$

D.$$a > c > b$$

7、['两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率80.0%已知$$\alpha+\beta=\frac{\pi} {3} ( \alpha> 0, \beta> 0 )$$,则$$\operatorname{t a n} \alpha+\operatorname{t a n} \beta$$的最小值为$${{(}{)}}$$

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

B.$${\sqrt {3}}$$

C.$$\frac{2 \sqrt{3}} {3}$$

D.$$\sqrt3+1$$

8、['余弦定理、正弦定理', '两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率80.0%我国古代数学家僧一行应用“九服晷影算法”在《大衍历》中建立了晷影长$${{l}}$$与太阳天顶距$$\theta( 0 < \theta< \frac{\pi} {2} )$$的对应数表,这是世界数学史上最早的正切函数表,根据三角学知识可知,晷影长度$${{l}}$$等于表高$${{h}}$$与太阳天顶距$${{θ}}$$正切值的乘积,即$$l=h \operatorname{t a n} \theta.$$对同一“表高”进行两次测量,第一次和第二次太阳天顶距分别为$${{α}}$$,$${{β}}$$,若第一次的“晷影长”是“表高”的$${{2}{.}{5}}$$倍,且$$\operatorname{t a n} ( \alpha-\beta)=\frac{1} {2}$$,则第二次“晷影长”是“表高”的$${{(}{)}}$$

A.$$\frac{8} {9}$$倍

B.$${{1}}$$倍

C.$$\frac{4} {3}$$倍

D.$$\frac{5} {3}$$倍

9、['两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率40.0%已知$${{x}}$$为锐角,$$\operatorname{s i n} ( x-\frac{\pi} {4} )=\frac{\sqrt{5}} {5}$$,则$$\operatorname{c o s} ( 2 x-\frac{\pi} {3} )=( \eta)$$

A.$$\frac{2 \sqrt{3}-3} {1 0}$$

B.$$\frac{2 \sqrt{3} \pm3} {1 0}$$

C.$$\frac{3 \sqrt{3}-4} {1 0}$$

D.$$\frac{3 \sqrt{3} \pm4} {1 0}$$

10、['两角和与差的余弦、正弦、正切公式']

正确率80.0%已知$$\operatorname{t a n} \alpha=\frac{1} {2}$$,$$\operatorname{t a n} \beta=\frac{1} {3}$$,则$$\operatorname{t a n} ( \alpha+\beta)=( \tiny~ ~ )$$

A.$${{1}}$$

B.$${{−}{1}}$$

C.$$\frac{1} {7}$$

D.$$- \frac{1} {7}$$

1. 首先分析命题$$p$$和$$q$$的关系:

由$$3 \sin \alpha \cos (\alpha + \beta) = \sin (2\alpha + \beta)$$,利用三角恒等式展开右边: $$\sin (2\alpha + \beta) = \sin 2\alpha \cos \beta + \cos 2\alpha \sin \beta$$ 左边: $$3 \sin \alpha \cos (\alpha + \beta) = 3 \sin \alpha (\cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta)$$ 化简后得到: $$3 \sin \alpha \cos \alpha \cos \beta - 3 \sin^2 \alpha \sin \beta = 2 \sin \alpha \cos \alpha \cos \beta + \cos 2\alpha \sin \beta$$ 进一步整理: $$\sin \alpha \cos \alpha \cos \beta - 3 \sin^2 \alpha \sin \beta = \cos 2\alpha \sin \beta$$ 利用$$\cos 2\alpha = 1 - 2 \sin^2 \alpha$$,代入后得到: $$\sin \alpha \cos \alpha \cos \beta = (1 + \sin^2 \alpha) \sin \beta$$ 两边除以$$\cos \alpha \cos \beta$$: $$\tan \alpha = \frac{(1 + \sin^2 \alpha) \tan \beta}{\cos \alpha}$$ 这一步表明$$p$$可以推导出$$q$$,但反过来$$q$$不一定能推导出$$p$$。因此$$p$$是$$q$$的充分非必要条件,选A。

2. 单位圆上两点$$P_1$$和$$P_2$$的夹角余弦值:

根据向量点积公式: $$\cos \angle P_1 O P_2 = \frac{\vec{OP_1} \cdot \vec{OP_2}}{|\vec{OP_1}| |\vec{OP_2}|}$$ 由于$$P_1$$和$$P_2$$在单位圆上,$$|\vec{OP_1}| = |\vec{OP_2}| = 1$$,因此: $$\cos \angle P_1 O P_2 = x_1 x_2 + y_1 y_2$$ 选A。

3. 已知$$\sin \alpha$$和$$\sin \beta$$,求$$\alpha + \beta$$:

由$$\sin \alpha = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,$$\cos \alpha = \sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{5}}{5}\right)^2} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$; 由$$\sin \beta = \frac{\sqrt{10}}{10}$$,$$\cos \beta = \sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{10}}{10}\right)^2} = \frac{3\sqrt{10}}{10}$$; 利用正弦和公式: $$\sin (\alpha + \beta) = \sin \alpha \cos \beta + \cos \alpha \sin \beta = \frac{\sqrt{5}}{5} \cdot \frac{3\sqrt{10}}{10} + \frac{2\sqrt{5}}{5} \cdot \frac{\sqrt{10}}{10} = \frac{5\sqrt{50}}{50} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$; 由于$$\alpha$$和$$\beta$$均为锐角,$$\alpha + \beta$$的范围是$$(0, \pi)$$,因此$$\alpha + \beta = \frac{\pi}{4}$$或$$\frac{3\pi}{4}$$; 但进一步计算$$\cos (\alpha + \beta) = \cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta = \frac{6\sqrt{50}}{50} - \frac{\sqrt{50}}{50} = \frac{\sqrt{2}}{2} > 0$$,所以$$\alpha + \beta = \frac{\pi}{4}$$,选A。

4. 分析函数$$f(x) = -2 \cos \left(2x + \frac{\pi}{3}\right) \sin 2x - \frac{\sqrt{3}}{2}$$的性质:

化简函数: $$f(x) = -2 \left(\cos 2x \cos \frac{\pi}{3} - \sin 2x \sin \frac{\pi}{3}\right) \sin 2x - \frac{\sqrt{3}}{2}$$ $$= -2 \left(\frac{1}{2} \cos 2x - \frac{\sqrt{3}}{2} \sin 2x\right) \sin 2x - \frac{\sqrt{3}}{2}$$ $$= -\cos 2x \sin 2x + \sqrt{3} \sin^2 2x - \frac{\sqrt{3}}{2}$$ $$= -\frac{1}{2} \sin 4x + \sqrt{3} \cdot \frac{1 - \cos 4x}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}$$ $$= -\frac{1}{2} \sin 4x - \frac{\sqrt{3}}{2} \cos 4x$$ $$= -\sin \left(4x + \frac{\pi}{3}\right)$$; 周期为$$\frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2}$$,A错误; 在$$\left[\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{4}\right]$$上,$$4x + \frac{\pi}{3} \in \left[\pi, \frac{4\pi}{3}\right]$$,$$\sin$$函数递减,因此$$f(x)$$递增,B正确; 对称中心满足$$4x + \frac{\pi}{3} = k\pi$$,即$$x = \frac{k\pi}{4} - \frac{\pi}{12}$$,C错误; 在$$\left[-\frac{\pi}{4}, 0\right]$$上,$$4x + \frac{\pi}{3} \in \left[-\frac{2\pi}{3}, \frac{\pi}{3}\right]$$,$$\sin$$函数的值域为$$[-1, \frac{\sqrt{3}}{2}]$$,因此$$f(x)$$的值域为$$[-1, \frac{\sqrt{3}}{2}]$$,D正确。 综上,选B、D。

5. 函数$$f(x) = \sqrt{3} \sin x - \cos x$$的对称轴:

将函数表示为振幅相位形式: $$f(x) = 2 \sin \left(x - \frac{\pi}{6}\right)$$; 对称轴满足$$x - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,即$$x = \frac{2\pi}{3} + k\pi$$; 选项中$$x = \frac{2\pi}{3}$$符合,选C。

6. 比较$$a$$、$$b$$、$$c$$的大小:

化简各项: $$a = \frac{1}{\sqrt{2}} (\sin 56^\circ - \cos 56^\circ) = \sin (56^\circ - 45^\circ) = \sin 11^\circ$$; $$b = \cos 50^\circ \cos 128^\circ + \cos 40^\circ \cos 38^\circ$$; 注意到$$\cos 128^\circ = -\cos 52^\circ$$,因此: $$b = -\cos 50^\circ \cos 52^\circ + \cos 40^\circ \cos 38^\circ$$; 利用积化和差公式: $$b = \frac{1}{2} [\cos (40^\circ - 38^\circ) + \cos (40^\circ + 38^\circ)] - \frac{1}{2} [\cos (50^\circ - 52^\circ) + \cos (50^\circ + 52^\circ)]$$ $$= \frac{1}{2} [\cos 2^\circ + \cos 78^\circ] - \frac{1}{2} [\cos 2^\circ + \cos 102^\circ]$$ $$= \frac{1}{2} (\cos 78^\circ - \cos 102^\circ)$$ $$= \sin 90^\circ \sin 12^\circ = \sin 12^\circ$$; $$c = 2 \cos^2 40^\circ - 1 = \cos 80^\circ = \sin 10^\circ$$; 比较$$\sin 11^\circ$$、$$\sin 12^\circ$$、$$\sin 10^\circ$$,显然$$\sin 12^\circ > \sin 11^\circ > \sin 10^\circ$$,即$$b > a > c$$,选B。

7. 求$$\tan \alpha + \tan \beta$$的最小值:

由$$\alpha + \beta = \frac{\pi}{3}$$,利用正切和公式: $$\tan (\alpha + \beta) = \frac{\tan \alpha + \tan \beta}{1 - \tan \alpha \tan \beta} = \sqrt{3}$$; 设$$\tan \alpha + \tan \beta = t$$,则: $$\frac{t}{1 - \tan \alpha \tan \beta} = \sqrt{3}$$; 又$$\tan \alpha \tan \beta \leq \left(\frac{\tan \alpha + \tan \beta}{2}\right)^2 = \frac{t^2}{4}$$; 代入得: $$\frac{t}{1 - \frac{t^2}{4}} \geq \sqrt{3}$$; 解得$$t \geq \frac{2\sqrt{3}}{3}$$,当$$\tan \alpha = \tan \beta = \frac{\sqrt{3}}{3}$$时取等,选C。

8. 古代数学问题中的“晷影长”计算:

第一次测量:$$l_1 = h \tan \alpha = 2.5 h$$,因此$$\tan \alpha = 2.5$$; 第二次测量:$$l_2 = h \tan \beta$$; 已知$$\tan (\alpha - \beta) = \frac{1}{2}$$,利用差角公式: $$\frac{\tan \alpha - \tan \beta}{1 + \tan \alpha \tan \beta} = \frac{1}{2}$$; 代入$$\tan \alpha = 2.5$$: $$\frac{2.5 - \tan \beta}{1 + 2.5 \tan \beta} = \frac{1}{2}$$; 解得$$\tan \beta = \frac{4}{3}$$,因此$$l_2 = \frac{4}{3} h$$,选C。

9. 已知$$\sin \left(x - \frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,求$$\cos \left(2x - \frac{\pi}{3}\right)$$:

设$$\theta = x - \frac{\pi}{4}$$,则$$\sin \theta = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,$$\cos \theta = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$; $$\cos (2x - \frac{\pi}{3}) = \cos \left(2\theta + \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{3}\right) = \cos \left(2\theta + \frac{\pi}{6}\right)$$; 利用余弦和公式: $$\cos 2\theta \cos \frac{\pi}{6} - \sin 2\theta \sin \frac{\pi}{6}$$; 计算$$\cos 2\theta = 1 - 2 \sin^2 \theta = \frac{3}{5}$$,$$\sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta = \frac{4}{5}$$; 代入得: $$\frac{3}{5} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} - \frac{4}{5} \cdot \frac{1}{2} = \frac{3\sqrt{3} - 4}{10}$$,选C。

10. 已知$$\tan \alpha = \frac{1}{2}$$,$$\tan \beta = \frac{1}{3}$$,求$$\tan (\alpha + \beta)$$:

利用正切和公式: $$\tan (\alpha + \beta) = \frac{\tan \alpha + \tan \beta}{1 - \tan \alpha \tan \beta} = \frac{\frac{1}{2} + \frac{1}{3}}{1 - \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{3}} = \frac{\frac{5}{6}}{\frac{5}{6}} = 1$$,选A。
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