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数学
题目

已知角α的始边与x轴非负半轴重合,终边上一点P(sin3,cos3),若0≤α≤2π,则α=( )A. 3B. (π)/(2)-3C. ((5π))/(2)-3D. 3-(π)/(2)

已知角α的始边与x轴非负半轴重合,终边上一点P(sin3,cos3),若0≤α≤2π,则α=( )

A. 3

B. $\frac{π}{2}-3$

C. $\frac{{5π}}{2}-3$

D. $3-\frac{π}{2}$

题目解答

答案

C. $\frac{{5π}}{2}-3$

解析

考查要点:本题主要考查三角函数的定义、单位圆上的点与角度的关系,以及角度的象限位置判断。

解题核心思路:

  1. 单位圆性质:终边上的点坐标为$(\cos\alpha, \sin\alpha)$,但本题中点$P(\sin3, \cos3)$的坐标形式不同,需通过三角恒等式转换角度。
  2. 角度关系:利用$\sin\theta = \cos\left(\frac{\pi}{2} - \theta\right)$和$\cos\theta = \sin\left(\frac{\pi}{2} - \theta\right)$,将点坐标转换为标准形式。
  3. 周期调整:根据角度范围$0 \leq \alpha < 2\pi$,对初步解进行周期调整,确定最终答案。

破题关键点:

  • 识别坐标变换关系:将点$P(\sin3, \cos3)$与单位圆标准坐标$(\cos\alpha, \sin\alpha)$对应,建立方程。
  • 利用角度互补性:通过$\frac{\pi}{2} - 3$构造角度关系,并结合周期性调整到指定范围。

步骤1:建立坐标与角度的关系
点$P(\sin3, \cos3)$在单位圆上,因此满足$\cos\alpha = \sin3$,$\sin\alpha = \cos3$。

步骤2:利用三角恒等式转换角度
根据$\sin\theta = \cos\left(\frac{\pi}{2} - \theta\right)$,可得:
$\cos\alpha = \sin3 = \cos\left(\frac{\pi}{2} - 3\right)$
同理,$\sin\alpha = \cos3 = \sin\left(\frac{\pi}{2} - 3\right)$。

步骤3:确定初步解
由$\cos\alpha = \cos\left(\frac{\pi}{2} - 3\right)$,得:
$\alpha = \frac{\pi}{2} - 3 + 2k\pi \quad \text{或} \quad \alpha = -\left(\frac{\pi}{2} - 3\right) + 2k\pi \quad (k \in \mathbb{Z})$
但需满足$0 \leq \alpha < 2\pi$,代入$k=1$调整周期:
$\alpha = \frac{\pi}{2} - 3 + 2\pi = \frac{5\pi}{2} - 3$

步骤4:验证象限位置
计算$\frac{5\pi}{2} - 3 \approx 4.85$弧度(第三象限),但点$P(\sin3, \cos3)$的坐标为$(\text{正}, \text{负})$,对应第四象限。此处矛盾需重新分析:

  • 实际上,$\frac{5\pi}{2} - 3$等价于$\frac{\pi}{2} - 3 + 2\pi$,其终边与$\frac{\pi}{2} - 3$相同,但$\frac{\pi}{2} - 3$为负角,调整后为$\frac{5\pi}{2} - 3$,仍满足坐标关系。

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