【变式3】已知$\frac{\sinα}{\sinα - \cosα}=2$,求:
(1)$\tanα$的值;
(2)$\sin^2α + 3\sinα\cosα$的值。
(1)$\tanα$的值;
(2)$\sin^2α + 3\sinα\cosα$的值。
答案
解:(1)由$\dfrac{\sin α}{\sin α - \cos α}=2$,化简,得$\sin α =2\cos α$,所以$\tan α =2$。
(2)由(1)知$\tan α =2$,所以$\sin^2α +3\sin α \cos α =\dfrac{\sin^2α +3\sin α \cos α}{\sin^2α +\cos^2α}=\dfrac{\tan^2α +3\tan α}{\tan^2α +1}=\dfrac{4+6}{4+1}=2$。
(2)由(1)知$\tan α =2$,所以$\sin^2α +3\sin α \cos α =\dfrac{\sin^2α +3\sin α \cos α}{\sin^2α +\cos^2α}=\dfrac{\tan^2α +3\tan α}{\tan^2α +1}=\dfrac{4+6}{4+1}=2$。
【典例4】(1)(多选)已知$θ \in (0,π), \sinθ + \cosθ = \dfrac{1}{5}$,则下列结论正确的是 ()
A.$θ \in (\dfrac{π}{2},π)$
B.$\sinθ - \cosθ = \dfrac{7}{5}$
C.$\cosθ = -\dfrac{3}{5}$
D.$\tanθ = -\dfrac{3}{4}$
A.$θ \in (\dfrac{π}{2},π)$
B.$\sinθ - \cosθ = \dfrac{7}{5}$
C.$\cosθ = -\dfrac{3}{5}$
D.$\tanθ = -\dfrac{3}{4}$
答案
ABC
解析
1. 对已知条件$\sinθ + \cosθ = \frac{1}{5}$两边平方,得$(\sinθ + \cosθ)^2 = \frac{1}{25}$,由同角三角函数平方关系$\sin^2θ+\cos^2θ=1$,化简得$1 + 2\sinθ\cosθ = \frac{1}{25}$,即$2\sinθ\cosθ = -\frac{24}{25}<0$。
2. 因为$θ\in(0,π)$,$\sinθ>0$,结合$2\sinθ\cosθ<0$可得$\cosθ<0$,因此$θ\in(\frac{π}{2},π)$,A正确。
3. 计算$(\sinθ - \cosθ)^2 = 1 - 2\sinθ\cosθ = 1 + \frac{24}{25} = \frac{49}{25}$,由$θ\in(\frac{π}{2},π)$知$\sinθ - \cosθ>0$,开方得$\sinθ - \cosθ = \frac{7}{5}$,B正确。
4. 联立方程组$\begin{cases}\sinθ + \cosθ = \frac{1}{5}\\\sinθ - \cosθ = \frac{7}{5}\end{cases}$,两式相加得$2\sinθ=\frac{8}{5}$即$\sinθ=\frac{4}{5}$,两式相减得$2\cosθ=-\frac{6}{5}$即$\cosθ=-\frac{3}{5}$,C正确。
5. 计算$\tanθ=\frac{\sinθ}{\cosθ}=\frac{\frac{4}{5}}{-\frac{3}{5}}=-\frac{4}{3}≠-\frac{3}{4}$,D错误。
2. 因为$θ\in(0,π)$,$\sinθ>0$,结合$2\sinθ\cosθ<0$可得$\cosθ<0$,因此$θ\in(\frac{π}{2},π)$,A正确。
3. 计算$(\sinθ - \cosθ)^2 = 1 - 2\sinθ\cosθ = 1 + \frac{24}{25} = \frac{49}{25}$,由$θ\in(\frac{π}{2},π)$知$\sinθ - \cosθ>0$,开方得$\sinθ - \cosθ = \frac{7}{5}$,B正确。
4. 联立方程组$\begin{cases}\sinθ + \cosθ = \frac{1}{5}\\\sinθ - \cosθ = \frac{7}{5}\end{cases}$,两式相加得$2\sinθ=\frac{8}{5}$即$\sinθ=\frac{4}{5}$,两式相减得$2\cosθ=-\frac{6}{5}$即$\cosθ=-\frac{3}{5}$,C正确。
5. 计算$\tanθ=\frac{\sinθ}{\cosθ}=\frac{\frac{4}{5}}{-\frac{3}{5}}=-\frac{4}{3}≠-\frac{3}{4}$,D错误。
(2)已知$\cosα+\sinα=\frac{\sqrt{7}}{4},α\in(\frac{π}{2},\frac{3π}{2})$,则$\frac{\sinα}{1-\tanα}$的值为________。
解题指导(1)由平方关系求得$\sinθ\cosθ$,从而确定$\cosθ<0$并推出$θ$的范围,再由平方关系求得$\sinθ-\cosθ$,用方程组思想求得$\sinθ,\cosθ$,最后由商数关系求得$\tanθ$。
(2)将已知条件两边平方,求得$\sinα\cosα$的值,从而判断$\sinα$和$\cosα$的符号,再由$(\cosα+\sinα)^2+(\cosα-\sinα)^2=2$,求得$\cosα-\sinα$的值,再等价变形$\frac{\sinα}{1-\tanα}=\frac{\sinα\cosα}{\cosα-\sinα}$,代入即可。
解析(1)由$\sinθ+\cosθ=\frac{1}{5}$,得$(\sinθ+\cosθ)^2=\sin^2θ+2\sinθ\cosθ+\cos^2θ=1+2\sinθ\cosθ=\frac{1}{25}$,所以$\sinθ\cosθ=-\frac{12}{25}$。
又$θ\in(0,π)$,所以$\sinθ>0,\cosθ<0$,所以$θ\in(\frac{π}{2},π)$,A正确。
因为$\sinθ>0,\cosθ<0$,所以$\sinθ-\cosθ>0$,所以$\sinθ-\cosθ=\sqrt{(\sinθ-\cosθ)^2}=\sqrt{1-2\sinθ\cosθ}=\sqrt{1-2×(-\frac{12}{25})}=\frac{7}{5}$,B正确。
由$\cosθ+\sinθ=\frac{1}{5},\sinθ-\cosθ=\frac{7}{5}$可得,$\sinθ=\frac{4}{5},\cosθ=-\frac{3}{5}$,C正确。
$\tanθ=\frac{\sinθ}{\cosθ}=-\frac{4}{3}$,D不正确。
(2)由$\sinα+\cosα=\frac{\sqrt{7}}{4}$,得$(\sinα+\cosα)^2=\sin^2α+2\sinα\cosα+\cos^2α=\frac{7}{16}$,即$\sinα\cosα=-\frac{9}{32}<0$。
又$α\in(\frac{π}{2},\frac{3π}{2})$,所以$\sinα>0,\cosα<0$,所以$\cosα-\sinα<0$。(根据$\sinα\cosα=-\frac{9}{32}<0$,判断$\cosα-\sinα$的符号,防止产生增根)
由$(\cosα+\sinα)^2+(\cosα-\sinα)^2=2$,解得$\cosα-\sinα=-\frac{5}{4}$,
所以$\frac{\sinα}{1-\tanα}=\frac{\sinα}{1-\frac{\sinα}{\cosα}}=\frac{\sinα\cosα}{\cosα-\sinα}=\frac{-\frac{9}{32}}{-\frac{5}{4}}=\frac{9}{40}$。
答案(1)ABC (2)$\frac{9}{40}$
解题指导(1)由平方关系求得$\sinθ\cosθ$,从而确定$\cosθ<0$并推出$θ$的范围,再由平方关系求得$\sinθ-\cosθ$,用方程组思想求得$\sinθ,\cosθ$,最后由商数关系求得$\tanθ$。
(2)将已知条件两边平方,求得$\sinα\cosα$的值,从而判断$\sinα$和$\cosα$的符号,再由$(\cosα+\sinα)^2+(\cosα-\sinα)^2=2$,求得$\cosα-\sinα$的值,再等价变形$\frac{\sinα}{1-\tanα}=\frac{\sinα\cosα}{\cosα-\sinα}$,代入即可。
解析(1)由$\sinθ+\cosθ=\frac{1}{5}$,得$(\sinθ+\cosθ)^2=\sin^2θ+2\sinθ\cosθ+\cos^2θ=1+2\sinθ\cosθ=\frac{1}{25}$,所以$\sinθ\cosθ=-\frac{12}{25}$。
又$θ\in(0,π)$,所以$\sinθ>0,\cosθ<0$,所以$θ\in(\frac{π}{2},π)$,A正确。
因为$\sinθ>0,\cosθ<0$,所以$\sinθ-\cosθ>0$,所以$\sinθ-\cosθ=\sqrt{(\sinθ-\cosθ)^2}=\sqrt{1-2\sinθ\cosθ}=\sqrt{1-2×(-\frac{12}{25})}=\frac{7}{5}$,B正确。
由$\cosθ+\sinθ=\frac{1}{5},\sinθ-\cosθ=\frac{7}{5}$可得,$\sinθ=\frac{4}{5},\cosθ=-\frac{3}{5}$,C正确。
$\tanθ=\frac{\sinθ}{\cosθ}=-\frac{4}{3}$,D不正确。
(2)由$\sinα+\cosα=\frac{\sqrt{7}}{4}$,得$(\sinα+\cosα)^2=\sin^2α+2\sinα\cosα+\cos^2α=\frac{7}{16}$,即$\sinα\cosα=-\frac{9}{32}<0$。
又$α\in(\frac{π}{2},\frac{3π}{2})$,所以$\sinα>0,\cosα<0$,所以$\cosα-\sinα<0$。(根据$\sinα\cosα=-\frac{9}{32}<0$,判断$\cosα-\sinα$的符号,防止产生增根)
由$(\cosα+\sinα)^2+(\cosα-\sinα)^2=2$,解得$\cosα-\sinα=-\frac{5}{4}$,
所以$\frac{\sinα}{1-\tanα}=\frac{\sinα}{1-\frac{\sinα}{\cosα}}=\frac{\sinα\cosα}{\cosα-\sinα}=\frac{-\frac{9}{32}}{-\frac{5}{4}}=\frac{9}{40}$。
答案(1)ABC (2)$\frac{9}{40}$
答案
$\boldsymbol{\frac{9}{40}}$
解析
解:
由$\sinα + \cosα = \frac{\sqrt{7}}{4}$,两边平方得:
$(\sinα + \cosα)^2 = \sin^2α + 2\sinα\cosα + \cos^2α = \frac{7}{16}$
由同角三角函数平方关系$\sin^2α + \cos^2α = 1$,代入得$1 + 2\sinα\cosα = \frac{7}{16}$,解得$\sinα\cosα = -\frac{9}{32} < 0$。
又$α \in (\frac{π}{2}, \frac{3π}{2})$,结合$\sinα\cosα < 0$,可知$\sinα > 0$,$\cosα < 0$,因此$\cosα - \sinα < 0$。
由恒等式$(\cosα + \sinα)^2 + (\cosα - \sinα)^2 = 2$,代入已知得:
$\frac{7}{16} + (\cosα - \sinα)^2 = 2$
解得$(\cosα - \sinα)^2 = \frac{25}{16}$,结合$\cosα - \sinα < 0$,得$\cosα - \sinα = -\frac{5}{4}$。
对目标式变形:
$\frac{\sinα}{1 - \tanα} = \frac{\sinα}{1 - \frac{\sinα}{\cosα}} = \frac{\sinα · \cosα}{\cosα - \sinα}$
代入$\sinα\cosα = -\frac{9}{32}$,$\cosα - \sinα = -\frac{5}{4}$,得:
$\frac{\sinα}{1 - \tanα} = \frac{-\frac{9}{32}}{-\frac{5}{4}} = \frac{9}{40}$
最终
由$\sinα + \cosα = \frac{\sqrt{7}}{4}$,两边平方得:
$(\sinα + \cosα)^2 = \sin^2α + 2\sinα\cosα + \cos^2α = \frac{7}{16}$
由同角三角函数平方关系$\sin^2α + \cos^2α = 1$,代入得$1 + 2\sinα\cosα = \frac{7}{16}$,解得$\sinα\cosα = -\frac{9}{32} < 0$。
又$α \in (\frac{π}{2}, \frac{3π}{2})$,结合$\sinα\cosα < 0$,可知$\sinα > 0$,$\cosα < 0$,因此$\cosα - \sinα < 0$。
由恒等式$(\cosα + \sinα)^2 + (\cosα - \sinα)^2 = 2$,代入已知得:
$\frac{7}{16} + (\cosα - \sinα)^2 = 2$
解得$(\cosα - \sinα)^2 = \frac{25}{16}$,结合$\cosα - \sinα < 0$,得$\cosα - \sinα = -\frac{5}{4}$。
对目标式变形:
$\frac{\sinα}{1 - \tanα} = \frac{\sinα}{1 - \frac{\sinα}{\cosα}} = \frac{\sinα · \cosα}{\cosα - \sinα}$
代入$\sinα\cosα = -\frac{9}{32}$,$\cosα - \sinα = -\frac{5}{4}$,得:
$\frac{\sinα}{1 - \tanα} = \frac{-\frac{9}{32}}{-\frac{5}{4}} = \frac{9}{40}$
最终
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