格物学 第五章 三角函数5.5 三角恒等变换

半角公式-5.5 三角恒等变换知识点月考进阶单选题自测题答案-甘肃省等高一数学必修,平均正确率52.0%

2025-09-05
半角公式-5.5 三角恒等变换知识点月考进阶单选题自测题答案-甘肃省等高一数学必修,平均正确率52.0%
1、['两角和与差的余弦公式', '半角公式']

正确率60.0%已知$$\mathrm{s i n} \alpha=\frac{3} {5}, ~ \operatorname{c o s} ( \alpha+\beta)=\frac{5} {1 3}, ~ \alpha, ~ \beta$$均为锐角,则$$\operatorname{c o s} \frac{\beta} {2}=$$(

B

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

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

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

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

2、['半角公式']

正确率60.0%设$$5 \pi< ~ \theta< ~ 6 \pi, ~ \operatorname{c o s} \frac{\theta} {2}=m,$$则$$\operatorname{s i n} \frac{\theta} {4}$$等于(

D

A.$$\frac{\sqrt{1+m}} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt{1-m}} {2}$$

C.$$- \frac{1+m} {2}$$

D.$$- \sqrt{\frac{1-m} {2}}$$

3、['同角三角函数的商数关系', '半角公式', '同角三角函数的平方关系']

正确率60.0%已知$$\alpha\in( 0, 2 \pi),$$且$$\mathrm{5 s i n} \alpha=8 \mathrm{s i n} \frac{\alpha} {2},$$则$$\operatorname{t a n} \frac{\alpha} {2}=$$(

C

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

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

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

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

4、['同角三角函数的商数关系', '半角公式']

正确率60.0%已知$${{α}}$$是第二象限角,且$$3 \operatorname{s i n} \alpha+4 \operatorname{c o s} \alpha=0$$,则$$\operatorname{t a n} \frac{\alpha} {2}=( \rule{0.1 mm} {0.1 mm} )$$

A

A.$${{2}}$$

B.$$\frac{1} {2}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$$- \frac{1} {2}$$

5、['二倍角的正弦、余弦、正切公式', '半角公式', '同角三角函数的平方关系']

正确率60.0%已知$$5 \mathrm{s i n} 2 \alpha=6 \mathrm{c o s} \alpha, \alpha\in\left( 0, \frac{\pi} {2} \right)$$,则$$\operatorname{t a n} \frac{\alpha} {2}=( \rule{0.1 mm} {0.1 mm} )$$

B

A.$$- \frac2 3$$

B.$$\frac{1} {3}$$

C.$$\frac{3} {5}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

6、['利用诱导公式化简', '函数的新定义问题', '导数的四则运算法则', '给值求角', '半角公式', '特殊角的三角函数值', '函数零点的值或范围问题']

正确率19.999999999999996%给出定义:设$$f^{\prime} ( x )$$是函数$${{y}{=}{f}{{(}{x}{)}}}$$的导函数,$$f^{\prime\prime} ( x )$$是函数$$f^{\prime} ( x )$$的导函数,若$$f^{\prime\prime} ( x )$$有零点$${{x}_{0}}$$,则称点$$( x_{0}, f ( x_{0} ) )$$为原函数$${{y}{=}{f}{{(}{x}{)}}}$$的$${{“}}$$拐点$${{”}}$$。已知函数$$f \left( x \right)=\frac{\operatorname{s i n} x} {\operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x}$$的拐点是$$M ( x_{0}, f ( x_{0} ) )$$,则点$${{M}{(}{)}}$$

D

A.在直线$$y=-3 x$$上

B.在直线$${{y}{=}{3}{x}}$$上

C.在直线$$y=\frac{1} {3}$$上

D.在直线$$y=\frac{1} {2}$$上

7、['利用函数单调性求参数的取值范围', '在给定区间上恒成立问题', '函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '辅助角公式', '半角公式', '三角函数的性质综合']

正确率60.0%不等式$$\sqrt{2} \operatorname{s i n} \frac{x} {4} \operatorname{c o s} \frac{x} {4} \!+\! \sqrt{6} \operatorname{c o s}^{2} \frac{x} {4} \!-\! \frac{\sqrt{6}} {2} \!-\! m \! \geq\! 0$$对于$$x \in[-\frac{\pi} {3}, \frac{\pi} {3} ]$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

B

A.$$(-\infty,-\sqrt{2} )$$

B.$$(-\infty, \frac{\sqrt{2}} {2} ]$$

C.$$[ \frac{\sqrt2} {2}, \sqrt2 ]$$

D.$${{[}{\sqrt {2}}{{,}{+}{∞}{)}}}$$

8、['余弦定理及其应用', '判断三角形的形状', '半角公式']

正确率40.0%在$${{△}{A}{B}{C}}$$中,$$a, ~ b, ~ c$$分别为角$$A, ~ B, ~ C$$的对边,若$$\operatorname{c o s}^{2} \frac{B} {2}=\frac{a+c} {2 c},$$则$${{△}{A}{B}{C}}$$的形状为(

B

A.正三角形

B.直角三角形

C.等腰三角形

D.等腰三角形或直角三角形

9、['余弦定理及其应用', '半角公式']

正确率40.0%在$${{△}{A}{B}{C}}$$中,$$\operatorname{c o s} \, \frac{C} {2}=\frac{\sqrt{5}} {5}, \, \, B C=1,$$$$A C=5,$$则$${{A}{B}{=}}$$(

D

A.$${\sqrt {{3}{0}}}$$

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

C.$${\sqrt {{2}{9}}}$$

D.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

10、['两角和与差的正弦公式', '半角公式']

正确率60.0%已知$$\operatorname{s i n} ( \alpha-\beta) \operatorname{c o s} \alpha-\operatorname{c o s} ( \alpha-\beta) \mathrm{s i n} \ \alpha=\frac{4} {5}$$,且$${{β}}$$为第三象限角,则$$\operatorname{c o s} \frac\beta2$$的值为(

A

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

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

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

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

1. 已知 $$\sin \alpha = \frac{3}{5}$$,$$\cos (\alpha + \beta) = \frac{5}{13}$$,$$\alpha$$ 和 $$\beta$$ 均为锐角,求 $$\cos \frac{\beta}{2}$$。

由 $$\sin \alpha = \frac{3}{5}$$,$$\alpha$$ 为锐角,得 $$\cos \alpha = \frac{4}{5}$$。

由 $$\cos (\alpha + \beta) = \frac{5}{13}$$,$$\alpha + \beta$$ 为锐角,得 $$\sin (\alpha + \beta) = \frac{12}{13}$$。

利用 $$\cos \beta = \cos [(\alpha + \beta) - \alpha] = \cos (\alpha + \beta) \cos \alpha + \sin (\alpha + \beta) \sin \alpha$$,代入得:

$$\cos \beta = \frac{5}{13} \times \frac{4}{5} + \frac{12}{13} \times \frac{3}{5} = \frac{20}{65} + \frac{36}{65} = \frac{56}{65}$$。

由半角公式 $$\cos \frac{\beta}{2} = \sqrt{\frac{1 + \cos \beta}{2}} = \sqrt{\frac{1 + \frac{56}{65}}{2}} = \sqrt{\frac{121}{130}} = \frac{11}{\sqrt{130}} = \frac{11 \sqrt{130}}{130}$$。

由于 $$\beta$$ 为锐角,$$\frac{\beta}{2}$$ 也为锐角,故取正值。答案:B。

2. 设 $$5 \pi < \theta < 6 \pi$$,$$\cos \frac{\theta}{2} = m$$,求 $$\sin \frac{\theta}{4}$$。

由 $$\theta \in (5\pi, 6\pi)$$,得 $$\frac{\theta}{2} \in (\frac{5\pi}{2}, 3\pi)$$,$$\frac{\theta}{4} \in (\frac{5\pi}{4}, \frac{3\pi}{2})$$,即 $$\frac{\theta}{4}$$ 在第三象限,$$\sin \frac{\theta}{4} < 0$$。

由半角公式 $$\sin \frac{\theta}{4} = - \sqrt{\frac{1 - \cos \frac{\theta}{2}}{2}} = - \sqrt{\frac{1 - m}{2}}$$。

答案:D。

3. 已知 $$\alpha \in (0, 2\pi)$$,且 $$5 \sin \alpha = 8 \sin \frac{\alpha}{2}$$,求 $$\tan \frac{\alpha}{2}$$。

利用 $$\sin \alpha = 2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2}$$,代入得:

$$5 \times 2 \sin \frac{\alpha}{2} \cos \frac{\alpha}{2} = 8 \sin \frac{\alpha}{2}$$。

若 $$\sin \frac{\alpha}{2} \neq 0$$,则 $$10 \cos \frac{\alpha}{2} = 8$$,即 $$\cos \frac{\alpha}{2} = \frac{4}{5}$$。

由 $$\sin^2 \frac{\alpha}{2} + \cos^2 \frac{\alpha}{2} = 1$$,得 $$\sin \frac{\alpha}{2} = \pm \frac{3}{5}$$。

由于 $$\alpha \in (0, 2\pi)$$,$$\frac{\alpha}{2} \in (0, \pi)$$,故 $$\sin \frac{\alpha}{2} > 0$$,取 $$\frac{3}{5}$$。

因此 $$\tan \frac{\alpha}{2} = \frac{\sin \frac{\alpha}{2}}{\cos \frac{\alpha}{2}} = \frac{3/5}{4/5} = \frac{3}{4}$$。

答案:C。

4. 已知 $$\alpha$$ 是第二象限角,且 $$3 \sin \alpha + 4 \cos \alpha = 0$$,求 $$\tan \frac{\alpha}{2}$$。

由 $$3 \sin \alpha + 4 \cos \alpha = 0$$,得 $$\tan \alpha = -\frac{4}{3}$$。

利用公式 $$\tan \alpha = \frac{2 \tan \frac{\alpha}{2}}{1 - \tan^2 \frac{\alpha}{2}}$$,设 $$t = \tan \frac{\alpha}{2}$$,则:

$$\frac{2t}{1 - t^2} = -\frac{4}{3}$$,解得 $$6t = -4(1 - t^2)$$,即 $$4t^2 - 6t - 4 = 0$$,化简为 $$2t^2 - 3t - 2 = 0$$。

解得 $$t = 2$$ 或 $$t = -\frac{1}{2}$$。

由于 $$\alpha$$ 在第二象限,$$\frac{\alpha}{2}$$ 在第一象限,故 $$\tan \frac{\alpha}{2} > 0$$,取 $$t = 2$$。

答案:A。

5. 已知 $$5 \sin 2\alpha = 6 \cos \alpha$$,$$\alpha \in (0, \frac{\pi}{2})$$,求 $$\tan \frac{\alpha}{2}$$。

利用 $$\sin 2\alpha = 2 \sin \alpha \cos \alpha$$,代入得:

$$5 \times 2 \sin \alpha \cos \alpha = 6 \cos \alpha$$,即 $$10 \sin \alpha \cos \alpha - 6 \cos \alpha = 0$$。

因 $$\cos \alpha \neq 0$$,得 $$10 \sin \alpha = 6$$,即 $$\sin \alpha = \frac{3}{5}$$。

由 $$\alpha \in (0, \frac{\pi}{2})$$,得 $$\cos \alpha = \frac{4}{5}$$,$$\tan \alpha = \frac{3}{4}$$。

利用 $$\tan \alpha = \frac{2 \tan \frac{\alpha}{2}}{1 - \tan^2 \frac{\alpha}{2}}$$,设 $$t = \tan \frac{\alpha}{2}$$,则:

$$\frac{2t}{1 - t^2} = \frac{3}{4}$$,解得 $$8t = 3(1 - t^2)$$,即 $$3t^2 + 8t - 3 = 0$$。

解得 $$t = \frac{1}{3}$$ 或 $$t = -3$$(舍去负值),故 $$\tan \frac{\alpha}{2} = \frac{1}{3}$$。

答案:B。

6. 函数 $$f(x) = \frac{\sin x}{\sin x + \cos x}$$,求其拐点 $$M(x_0, f(x_0))$$ 所在直线。

先求一阶导数:

$$f'(x) = \frac{\cos x (\sin x + \cos x) - \sin x (\cos x - \sin x)}{(\sin x + \cos x)^2} = \frac{\cos^2 x + \sin^2 x}{(\sin x + \cos x)^2} = \frac{1}{(\sin x + \cos x)^2}$$。

再求二阶导数:

$$f''(x) = -2 (\sin x + \cos x)^{-3} (\cos x - \sin x) = \frac{2(\sin x - \cos x)}{(\sin x + \cos x)^3}$$。

令 $$f''(x) = 0$$,得 $$\sin x - \cos x = 0$$,即 $$\tan x = 1$$,$$x = \frac{\pi}{4} + k\pi$$。

取 $$x_0 = \frac{\pi}{4}$$,则 $$f(x_0) = \frac{\sin \frac{\pi}{4}}{\sin \frac{\pi}{4} + \cos \frac{\pi}{4}} = \frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}} = \frac{1}{2}$$。

点 $$M(\frac{\pi}{4}, \frac{1}{2})$$ 满足 $$y = \frac{1}{2}$$,故在直线 $$y = \frac{1}{2}$$ 上。

答案:D。

7. 不等式 $$\sqrt{2} \sin \frac{x}{4} \cos \frac{x}{4} + \sqrt{6} \cos^2 \frac{x}{4} - \frac{\sqrt{6}}{2} - m \geq 0$$ 对 $$x \in [-\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{3}]$$ 恒成立,求实数 $$m$$ 的取值范围。

化简左边:

$$\sqrt{2} \sin \frac{x}{4} \cos \frac{x}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2} \sin \frac{x}{2}$$,

$$\sqrt{6} \cos^2 \frac{x}{4} = \sqrt{6} \cdot \frac{1 + \cos \frac{x}{2}}{2} = \frac{\sqrt{6}}{2} + \frac{\sqrt{6}}{2} \cos \frac{x}{2}$$。

代入得:

$$\frac{\sqrt{2}}{2} \sin \frac{x}{2} + \frac{\sqrt{6}}{2} \cos \frac{x}{2} - m \geq 0$$。

即 $$\frac{1}{2} (\sqrt{2} \sin \frac{x}{2} + \sqrt{6} \cos \frac{x}{2}) \geq m$$。

令 $$A = \sqrt{ (\sqrt{2})^2 + (\sqrt{6})^2 } = \sqrt{2 + 6} = 2\sqrt{2}$$,则表达式可化为:

$$\frac{1}{2} \cdot 2\sqrt{2} \sin (\frac{x}{2} + \phi) = \sqrt{2} \sin (\frac{x}{2} + \phi)$$,其中 $$\tan \phi = \frac{\sqrt{6}}{\sqrt{2}} = \sqrt{3}$$,$$\phi = \frac{\pi}{3}$$。

故不等式为 $$\sqrt{2} \sin (\frac{x}{2} + \frac{\pi}{3}) \geq m$$。

当 $$x \in [-\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{3}]$$ 时,$$\frac{x}{2} \in [-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{6}]$$,$$\frac{x}{2} + \frac{\pi}{3} \in [\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}]$$。

$$\sin (\frac{x}{2} + \frac{\pi}{3})$$ 在 $$[\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}]$$ 上最小值为 $$\sin \frac{\pi}{6} = \frac{1}{2}$$。

故 $$\sqrt{2} \sin (\frac{x}{2} + \frac{\pi}{3}) \geq \sqrt{2} \times \frac{1}{2} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$。

因此 $$m \leq \frac{\sqrt{2}}{2}$$,即 $$m \in (-\infty, \frac{\sqrt{2}}{2}]$$。

答案:B。

8. 在 $$\triangle ABC$$ 中,$$\cos^2 \frac{B}{2} = \frac{a + c}{2c}$$,判断其形状。

由半角公式 $$\cos^2 \frac{B}{2} = \frac{1 + \cos B}{2}$$,代入得:

$$\frac{1 + \cos B}{2} = \frac{a + c}{2c}$$,即 $$1 + \cos B = \frac{a + c}{c} = 1 + \frac{a}{c}$$。

故 $$\cos B = \frac{a}{c}$$。

由余弦定理 $$\cos B = \frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac}$$,得:

$$\frac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac} = \frac{a}{c}$$,即 $$a^2 + c^2 - b^2 = 2a^2$$,整理得 $$c^2 - b^2 = a^2$$。

即 $$c^2 = a^2 + b^2$$,故为直角三角形,角 $$C$$ 为直角。

或由 $$\cos B = \frac{a}{c}$$,结合正弦定理 $$\frac{a}{\sin A} = \frac{c}{\sin C}$$,得 $$\cos B = \frac{\sin A}{\sin C}$$。

若 $$A = B$$,则 $$\cos B = \frac{\sin B}{\sin C}$$,即 $$\sin C = \tan B$$,不一定成立。

综上,为直角三角形。

答案:B。

9. 在 $$\triangle ABC$$ 中,$$\cos \frac{C}{2} = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,$$BC = 1$$,$$AC = 5$$,求 $$AB$$。

由半角公式 $$\cos \frac{C}{2} = \sqrt{\frac{1 + \cos C}{2}} = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,得 $$\frac{1 + \cos C}{2} = \frac{5}{25} = \frac{1}{5}$$,即 $$1 + \cos C = \frac{2}{5}$$,$$\cos C = -\frac{3}{5}$$。

由余弦定理:$$AB^2 = AC^2 + BC^2 - 2 \cdot AC \cdot BC \cdot \cos C = 25 + 1 - 2 \times 5 \times 1 \times (-\frac{3}{5}) = 26 + 6 = 32$$。

故 $$AB = \sqrt{32} = 4\sqrt{2}$$。

答案:D。

10. 已知 $$\sin (\alpha - \beta) \cos \alpha - \cos (\alpha - \beta) \sin \alpha = \frac{4}{5}$$,且 $$\beta$$ 为第三象限角,求 $$\cos \frac{\beta}{2}$$。

左边利用正弦差公式:$$\sin [(\alpha - \beta) - \alpha] = \sin (-\beta) = -\sin \beta$$。

故 $$-\sin \beta = \frac{4}{5}$$,即 $$\sin \beta = -\frac{4}{5}$$。

由于 $$\beta$$ 在第三象限,$$\cos \beta < 0$$,由 $$\sin^2 \beta + \cos^2 \beta = 1$$,得 $$\cos \beta = -\frac{3}{5}$$。

由半角公式 $$\cos \frac{\beta}{2} = \pm \sqrt{\frac{1 + \cos \beta}{2}} = \pm \sqrt{\frac{1 - \frac{3}{5}}{2}} = \pm \sqrt{\frac{2}{5} \cdot \frac{1}{2}} = \pm \sqrt{\frac{1}{5}} = \pm \frac{\sqrt{5}}{5}$$。

由于 $$\beta$$ 在第三象限,$$\frac{\beta}{2}$$ 在第二象限,$$\cos \frac{\beta}{2} < 0$$,故取负值。

答案:C。

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