格物学 第五章 三角函数5.5 三角恒等变换

给值求值-5.5 三角恒等变换知识点课后进阶选择题自测题解析-重庆市等高一数学必修,平均正确率50.0%

2025-09-04
给值求值-5.5 三角恒等变换知识点课后进阶选择题自测题解析-重庆市等高一数学必修,平均正确率50.0%
1、['给值求值', '两角和与差的正弦公式', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率60.0%已知$$\frac{\pi} {2} < \alpha< \frac{3 \pi} {4},$$若$$\operatorname{s i n} \Big( \alpha+\frac{\pi} {4} \Big)=\frac{\sqrt{5}} {5},$$则$$\operatorname{s i n} \left( 2 \alpha-\frac{\pi} {4} \right)=$$(

C

A.$$- \frac{7 \sqrt{2}} {1 0}$$

B.$$- \frac{\sqrt2} {1 0}$$

C.$$\frac{\sqrt2} {1 0}$$

D.$$\frac{7 \sqrt{2}} {1 0}$$

2、['给值求值', '同角三角函数基本关系的综合应用', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率40.0%若$$\mathrm{c o s} \alpha=-\frac{4} {5}, \alpha$$是第三象限角,则$$\frac{1+\operatorname{t a n} \frac{\alpha} {2}} {1-\operatorname{t a n} \frac{\alpha} {2}}=$$(

A

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

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

C.$${{2}}$$

D.$${{−}{2}}$$

3、['给值求值', '同角三角函数的商数关系', '同角三角函数的平方关系', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率40.0%已知$$\mathrm{t a n} \alpha=-\frac{1} {2}$$,则$$2 \mathrm{s i n}^{2} \alpha+\frac{1} {2} \mathrm{s i n} \, 2 \alpha$$的值为

D

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

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

C.$$- \frac{2} {5}$$

D.$${{0}}$$

4、['利用诱导公式化简', '利用诱导公式求值', '给值求值']

正确率60.0%已知$$\alpha\in( 0, \, \, \, \frac{\pi} {6} ), \, \, \, \operatorname{s i n} ( \alpha+\frac{\pi} {3} )=\frac{1 2} {1 3},$$则$$\operatorname{c o s} ( \frac{\pi} {6}-\alpha)=~ ($$

B

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

B.$$\frac{1 2} {1 3}$$

C.$$- \frac{5} {1 3}$$

D.$$- \frac{1 2} {1 3}$$

5、['给值求值', '两角和与差的余弦公式', '两角和与差的正弦公式', '同角三角函数基本关系的综合应用']

正确率40.0%设$${{α}{、}{β}}$$都是锐角,且$$\operatorname{c o s} \alpha=\frac{\sqrt{5}} {5}, ~ ~ \operatorname{s i n} ( \alpha+\beta)=\frac{3} {5},$$则$${{c}{o}{s}{β}}$$等于(

B

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

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

C.$$\frac{2 \sqrt{5}} {5}$$或$$\frac{2 \sqrt{5}} {2 5}$$

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

6、['给值求值', '两角和与差的余弦公式', '两角和与差的正弦公式', '同角三角函数的平方关系']

正确率40.0%已知$$\operatorname{s i n} ~ ( \alpha$$一$$\beta) ~={\frac{3} {5}}, ~ ~ \cos~ ( \alpha+\beta) ~=-{\frac{3} {5}},$$且$$\alpha-\beta\in\textsc{\textit{(}} \frac{\pi} {2}, \pi) \, \ \alpha+\beta\in\textup{\textit{(}} \frac{\pi} {2}, \ \pi) \enspace,$$则$$\operatorname{c o s} 2 \beta$$的值为(

C

A.$${{1}}$$

B.$${{−}{1}}$$

C.$$\frac{2 4} {2 5}$$

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

7、['给值求值', '两角和与差的正弦公式']

正确率60.0%已知$$\operatorname{s i n} \left( \alpha-\frac{\pi} {4} \right)=\frac{3} {5}, \, \, \, \alpha\in\left( \frac{\pi} {2}, \frac{5 \pi} {4} \right),$$则$$\operatorname{s i n} \alpha=~ ($$

D

A.$$\frac{7 \sqrt{2}} {1 0}$$

B.$$- \frac{\sqrt2} {1 0}$$或$$\frac{7 \sqrt{2}} {1 0}$$

C.$$\pm\frac{\sqrt{2}} {1 0}$$

D.$$- \frac{\sqrt2} {1 0}$$

8、['给值求值', '同角三角函数的商数关系', '两角和与差的正弦公式', '同角三角函数的平方关系']

正确率40.0%设$$0 < \alpha< \beta< \frac{\pi} {2}, \operatorname{s i n} \alpha=\frac{3} {5}, \operatorname{c o s} ( \alpha-\beta)=\frac{1 2} {1 3}$$,则$${{s}{i}{n}{β}}$$的值为$${{(}{)}}$$

C

A.$$\frac{1 6} {6 5}$$

B.$$\frac{3 3} {6 5}$$

C.$$\frac{5 6} {6 5}$$

D.$$\frac{6 3} {6 5}$$

9、['给值求值', '两角和与差的正弦公式', '同角三角函数的平方关系']

正确率60.0%已知$$\operatorname{c o s} ~ ( \alpha+\frac{\pi} {3} ) ~=-\frac{\sqrt{3}} {3} ~ ( \alpha$$为锐角$${)}$$,则$$\operatorname{s i n} \alpha=$$(

C

A.$$\frac{2 \sqrt2+\sqrt3} {6}$$

B.$$\frac{2 \sqrt{2}-\sqrt{3}} {6}$$

C.$$\frac{\sqrt6+3} {6}$$

D.$$\frac{3-\sqrt{6}} {6}$$

10、['三角函数值在各象限的符号', '给值求值', '两角和与差的正弦公式', '同角三角函数的平方关系', '角的代换']

正确率60.0%已知$$0 < \alpha< \beta< \frac{\pi} {2}$$,且$$\operatorname{c o s} ( \alpha-\beta)=\frac{6 3} {6 5}, ~ ~ \operatorname{s i n} \beta=\frac{1 2} {1 3}$$,则$$\operatorname{s i n} \alpha=$$(

D

A.$$- \frac{3} {5}$$

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

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

D.$$\frac{4} {5}$$

1. 已知 $$\frac{\pi}{2} < \alpha < \frac{3\pi}{4}$$,若 $$\sin \left( \alpha + \frac{\pi}{4} \right) = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,求 $$\sin \left( 2\alpha - \frac{\pi}{4} \right)$$。

设 $$\theta = \alpha + \frac{\pi}{4}$$,则 $$\alpha = \theta - \frac{\pi}{4}$$,代入范围得 $$\frac{\pi}{2} < \theta - \frac{\pi}{4} < \frac{3\pi}{4}$$,即 $$\frac{3\pi}{4} < \theta < \pi$$,故 $$\theta$$ 在第二象限,$$\cos \theta < 0$$。

由 $$\sin \theta = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,得 $$\cos \theta = -\sqrt{1 - \left( \frac{\sqrt{5}}{5} \right)^2} = -\frac{2\sqrt{5}}{5}$$。

目标式:$$\sin \left( 2\alpha - \frac{\pi}{4} \right) = \sin \left( 2\left( \theta - \frac{\pi}{4} \right) - \frac{\pi}{4} \right) = \sin \left( 2\theta - \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{4} \right) = \sin \left( 2\theta - \frac{3\pi}{4} \right)$$。

利用正弦差公式:$$\sin \left( 2\theta - \frac{3\pi}{4} \right) = \sin 2\theta \cos \frac{3\pi}{4} - \cos 2\theta \sin \frac{3\pi}{4}$$。

计算:$$\sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta = 2 \cdot \frac{\sqrt{5}}{5} \cdot \left( -\frac{2\sqrt{5}}{5} \right) = -\frac{4}{5}$$,$$\cos 2\theta = 2\cos^2 \theta - 1 = 2 \cdot \left( \frac{4 \cdot 5}{25} \right) - 1 = \frac{8}{5} - 1 = \frac{3}{5}$$。

已知 $$\cos \frac{3\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2}$$,$$\sin \frac{3\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$。

代入:$$\sin \left( 2\theta - \frac{3\pi}{4} \right) = \left( -\frac{4}{5} \right) \cdot \left( -\frac{\sqrt{2}}{2} \right) - \left( \frac{3}{5} \right) \cdot \left( \frac{\sqrt{2}}{2} \right) = \frac{4\sqrt{2}}{10} - \frac{3\sqrt{2}}{10} = \frac{\sqrt{2}}{10}$$。

但 $$\theta \in \left( \frac{3\pi}{4}, \pi \right)$$,$$2\theta \in \left( \frac{3\pi}{2}, 2\pi \right)$$,$$2\theta - \frac{3\pi}{4} \in \left( \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4} \right)$$,正弦在此区间有正有负,需进一步判断。

由 $$\theta \in \left( \frac{3\pi}{4}, \pi \right)$$,$$\sin \theta > 0$$,$$\cos \theta < 0$$,故 $$2\theta \in \left( \frac{3\pi}{2}, 2\pi \right)$$,$$\sin 2\theta < 0$$,$$\cos 2\theta > 0$$。

$$2\theta - \frac{3\pi}{4} \in \left( \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4} \right)$$,当 $$2\theta - \frac{3\pi}{4} \in \left( \pi, \frac{5\pi}{4} \right)$$ 时正弦为负,但计算得正值,矛盾。

重新审视:$$\alpha \in \left( \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{4} \right)$$,$$\theta = \alpha + \frac{\pi}{4} \in \left( \frac{3\pi}{4}, \pi \right)$$,正确。

$$\sin \left( 2\alpha - \frac{\pi}{4} \right) = \sin \left( 2\theta - \frac{3\pi}{4} \right)$$,代入数值后得 $$\frac{\sqrt{2}}{10}$$,但根据角度范围应为负?

实际上,$$2\theta \in \left( \frac{3\pi}{2}, 2\pi \right)$$,$$2\theta - \frac{3\pi}{4} \in \left( \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4} \right)$$,正弦在 $$\left( \pi, \frac{5\pi}{4} \right)$$ 为负,在 $$\left( \frac{3\pi}{4}, \pi \right)$$ 为正。需确定具体区间。

由 $$\theta \in \left( \frac{3\pi}{4}, \pi \right)$$,取 $$\theta = \frac{5\pi}{6}$$,则 $$2\theta - \frac{3\pi}{4} = \frac{5\pi}{3} - \frac{3\pi}{4} = \frac{20\pi - 9\pi}{12} = \frac{11\pi}{12} \in \left( \pi, \frac{5\pi}{4} \right)$$?$$\frac{11\pi}{12} < \pi$$,属第二象限,正弦为正。

取 $$\theta = \frac{4\pi}{5}$$,则 $$2\theta - \frac{3\pi}{4} = \frac{8\pi}{5} - \frac{3\pi}{4} = \frac{32\pi - 15\pi}{20} = \frac{17\pi}{20} < \pi$$,仍为正。

故 $$\sin \left( 2\theta - \frac{3\pi}{4} \right) > 0$$,结果 $$\frac{\sqrt{2}}{10}$$ 正确,对应选项 C。

答案:C

2. 已知 $$\cos \alpha = -\frac{4}{5}$$,$$\alpha$$ 是第三象限角,求 $$\frac{1 + \tan \frac{\alpha}{2}}{1 - \tan \frac{\alpha}{2}}$$。

利用正切半角公式:$$\tan \frac{\alpha}{2} = \frac{\sin \alpha}{1 + \cos \alpha}$$。

由 $$\alpha$$ 在第三象限,$$\sin \alpha < 0$$,$$\cos \alpha = -\frac{4}{5}$$,得 $$\sin \alpha = -\sqrt{1 - \left( \frac{16}{25} \right)} = -\frac{3}{5}$$。

代入:$$\tan \frac{\alpha}{2} = \frac{ -\frac{3}{5} }{1 + \left( -\frac{4}{5} \right)} = \frac{ -\frac{3}{5} }{ \frac{1}{5} } = -3$$。

原式 $$= \frac{1 + (-3)}{1 - (-3)} = \frac{-2}{4} = -\frac{1}{2}$$。

答案:A

3. 已知 $$\tan \alpha = -\frac{1}{2}$$,求 $$2 \sin^2 \alpha + \frac{1}{2} \sin 2\alpha$$。

利用 $$\sin 2\alpha = \frac{2 \tan \alpha}{1 + \tan^2 \alpha}$$,$$\sin^2 \alpha = \frac{\tan^2 \alpha}{1 + \tan^2 \alpha}$$。

设 $$\tan \alpha = t = -\frac{1}{2}$$,则 $$t^2 = \frac{1}{4}$$,$$1 + t^2 = \frac{5}{4}$$。

$$\sin^2 \alpha = \frac{ \frac{1}{4} }{ \frac{5}{4} } = \frac{1}{5}$$,$$\sin 2\alpha = \frac{2 \cdot \left( -\frac{1}{2} \right) }{ \frac{5}{4} } = \frac{-1}{ \frac{5}{4} } = -\frac{4}{5}$$。

代入:$$2 \cdot \frac{1}{5} + \frac{1}{2} \cdot \left( -\frac{4}{5} \right) = \frac{2}{5} - \frac{2}{5} = 0$$。

答案:D

4. 已知 $$\alpha \in \left( 0, \frac{\pi}{6} \right)$$,$$\sin \left( \alpha + \frac{\pi}{3} \right) = \frac{12}{13}$$,求 $$\cos \left( \frac{\pi}{6} - \alpha \right)$$。

注意 $$\frac{\pi}{6} - \alpha = \frac{\pi}{2} - \left( \alpha + \frac{\pi}{3} \right)$$,因为 $$\frac{\pi}{2} - \left( \alpha + \frac{\pi}{3} \right) = \frac{\pi}{2} - \alpha - \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{6} - \alpha$$。

故 $$\cos \left( \frac{\pi}{6} - \alpha \right) = \cos \left( \frac{\pi}{2} - \left( \alpha + \frac{\pi}{3} \right) \right) = \sin \left( \alpha + \frac{\pi}{3} \right) = \frac{12}{13}$$。

答案:B

5. 已知 $$\alpha, \beta$$ 都是锐角,$$\cos \alpha = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,$$\sin (\alpha + \beta) = \frac{3}{5}$$,求 $$\cos \beta$$。

由 $$\cos \alpha = \frac{\sqrt{5}}{5}$$,$$\alpha$$ 锐角,故 $$\sin \alpha = \sqrt{1 - \frac{5}{25}} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$。

$$\sin (\alpha + \beta) = \frac{3}{5}$$,$$\alpha + \beta$$ 可能为锐角或钝角。

$$\cos (\alpha + \beta) = \pm \sqrt{1 - \left( \frac{3}{5} \right)^2} = \pm \frac{4}{5}$$。

$$\cos \beta = \cos \left( (\alpha + \beta) - \alpha \right) = \cos (\alpha + \beta) \cos \alpha + \sin (\alpha + \beta) \sin \alpha$$。

情况一:$$\cos (\alpha + \beta) = \frac{4}{5}$$,则 $$\cos \beta = \frac{4}{5} \cdot \frac{\sqrt{5}}{5} + \frac{3}{5} \cdot \frac{2\sqrt{5}}{5} = \frac{4\sqrt{5}}{25} + \frac{6\sqrt{5}}{25} = \frac{10\sqrt{5}}{25} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$$。

情况二:$$\cos (\alpha + \beta) = -\frac{4}{5}$$,则 $$\cos \beta = -\frac{4}{5} \cdot \frac{\sqrt{5}}{5} + \frac{3}{5} \cdot \frac{2\sqrt{5}}{5} = -\frac{4\sqrt{5}}{25} + \frac{6\sqrt{5}}{25} = \frac{2\sqrt{5}}{25}$$。

由于 $$\beta$$ 为锐角,$$\cos \beta > 0$$,两种均可能,故答案为 C。

答案:C

6. 已知 $$\sin (\alpha - \beta) = \frac{3}{5}$$,$$\cos (\alpha + \beta) = -\frac{3}{5}$$,且 $$\alpha - \beta \in \left( \frac{\pi}{2}, \pi \right)$$,$$\alpha + \beta \in \left( \frac{\pi}{2}, \pi \right)$$,求 $$\cos 2\beta$$。

$$\cos 2\beta = \cos \left( (\alpha + \beta) - (\alpha - \beta) \right) = \cos (\alpha + \beta) \cos (\alpha - \beta) + \sin (\alpha + \beta) \sin (\alpha - \beta)$$。

由 $$\alpha - \beta \in \left( \frac{\pi}{2}, \pi \right)$$,$$\cos (\alpha - \beta) < 0$$,$$\sin (\alpha - \beta) = \frac{3}{5}$$,故 $$\cos (\alpha - \beta) = -\sqrt{1 - \left( \frac{3}{5} \right)^2} = -\frac{4}{5}$$。

由 $$\alpha + \beta \in \left( \frac{\pi}{2}, \pi \right)$$,$$\cos (\alpha + \beta) = -\frac{3}{5}$$,故 $$\sin (\alpha + \beta) = \sqrt{1 - \left( \frac{9}{25} \right)} = \frac{4}{5}$$。

代入:$$\cos 2\beta = \left( -\frac{3}{5} \right) \cdot \left( -\frac{4}{5} \right) + \frac{4}{5} \cdot \frac{3}{5} = \frac{12}{25} + \frac{12}{25} = \frac{24}{25}$$。

答案:C

7. 已知 $$\sin \left( \alpha - \frac{\pi}{4} \right) = \frac{3}{5}$$,$$\alpha \in \left( \frac{\pi}{2}, \frac{5\pi}{4} \right)$$,求 $$\sin \alpha$$。

设 $$\theta = \alpha - \frac{\pi}{4}$$,则 $$\alpha = \theta + \frac{\pi}{4}$$,代入范围得 $$\frac{\pi}{2} < \theta + \frac{\pi}{4} < \frac{5\pi}{4}$$,即 $$\frac{\pi}{4} < \theta < \pi$$。

已知 $$\sin \theta = \frac{3}{5}$$,故 $$\cos \theta = \pm \frac{4}{5}$$。

$$\sin \alpha = \sin \left( \theta + \frac{\pi}{4} \right) = \sin \theta \cos \frac{\pi}{4} + \cos \theta \sin \frac{\pi}{4} = \frac{3}{5} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} + \cos \theta \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{\sqrt{2}}{10} (3 + 4 \cos \theta)$$。

由 $$\theta \in \left( \frac{\pi}{4}, \pi \right)$$,$$\sin \theta = \frac{3}{5} > 0$$,故 $$\theta \in \left( \frac{\pi}{4}, \pi \right)$$,$$\cos \theta$$ 可正可负。

当 $$\theta \in \left( \frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{2} \right)$$ 时,$$\cos \theta = \frac{4}{5}$$,则 $$\sin \alpha = \frac{\sqrt{2}}{10} (3 + 4 \cdot \frac{4}{5}) = \frac{\sqrt{2}}{10} \cdot \frac{31}{5} = \frac{31\sqrt{2}}{50}$$,但不在选项中。

当 $$\theta \in \left( \frac{\pi}{2}, \pi \right)$$ 时,$$\cos \theta = -\frac{4}{5}$$,则 $$\sin \alpha = \frac{\sqrt{2}}{10} (3 + 4 \cdot (-\frac{4}{5})) = \frac{\sqrt{2}}{10} \cdot \frac{-1}{5} = -\frac{\sqrt{2}}{50}$$,也不对。

重新计算:$$\sin \alpha = \frac{\sqrt{2}}{2} (\sin \theta + \cos \theta)$$。

若 $$\cos \theta = \frac{4}{5}$$,则 $$\sin \alpha = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{7}{5} = \frac{7\sqrt{2}}{10}$$。

若 $$\cos \theta = -\frac{4}{5}$$,则 $$\sin \alpha = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \left( \frac{3}{5} - \frac{4}{5} \right) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \left( -\frac{1}{5} \right) = -\frac{\sqrt{ 题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱

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