题目
若sin2α=(sqrt(5))/(5),sin(β-α)=(sqrt(10))/(10),且α∈[(π)/(4),π],β∈[π,(3π)/(2)],则α+β的值是( )A. (7π)/(4)B. (9π)/(4)C. (5π)/(4)或(7π)/(4)D. (5π)/(4)或(9π)/(4)
若sin2α=$\frac{\sqrt{5}}{5}$,sin(β-α)=$\frac{\sqrt{10}}{10}$,且α∈[$\frac{π}{4}$,π],β∈[π,$\frac{3π}{2}$],则α+β的值是( )
A. $\frac{7π}{4}$
B. $\frac{9π}{4}$
C. $\frac{5π}{4}$或$\frac{7π}{4}$
D. $\frac{5π}{4}$或$\frac{9π}{4}$
题目解答
答案
A. $\frac{7π}{4}$
解析
考查要点:本题主要考查三角函数的恒等变换、角度范围的确定以及余弦加法公式的应用。
解题核心思路:
- 确定角度范围:根据已知条件和角度范围,确定2α和β-α的范围,进而确定cos2α和cos(β-α)的符号。
- 应用余弦加法公式:将α+β表示为2α+(β-α),利用余弦加法公式展开并计算。
- 结合范围确定唯一解:通过角度范围排除不符合的选项,确定最终结果。
破题关键点:
- 角度范围分析:通过sin2α的值和范围确定2α的具体区间,从而得到α的范围。
- 符号判断:根据角度所在象限确定cos2α和cos(β-α)的符号。
- 余弦值与角度对应关系:根据cos(α+β)=√2/2,结合α+β的范围确定唯一解。
步骤1:确定2α的范围及cos2α的值
- 已知α∈[π/4, π],则2α∈[π/2, 2π]。
- sin2α=√5/5>0且小于1/2,说明2α在第二象限(π/2到π),即2α∈(5π/6, π),对应α∈(5π/12, π/2)。
- 计算cos2α:
$\cos2α = -\sqrt{1 - \sin^2 2α} = -\frac{2\sqrt{5}}{5}.$
步骤2:确定β-α的范围及cos(β-α)的值
- β∈[π, 3π/2],α∈(5π/12, π/2),则β-α∈(π/2, 13π/12)。
- sin(β-α)=√10/10>0,说明β-α在第二象限(π/2到π),故cos(β-α)为负:
$\cos(β-α) = -\sqrt{1 - \sin^2 (β-α)} = -\frac{3\sqrt{10}}{10}.$
步骤3:计算cos(α+β)
将α+β表示为2α+(β-α),应用余弦加法公式:
$\begin{aligned}\cos(α+β) &= \cos[2α + (β-α)] \\&= \cos2α \cos(β-α) - \sin2α \sin(β-α) \\&= \left(-\frac{2\sqrt{5}}{5}\right)\left(-\frac{3\sqrt{10}}{10}\right) - \left(\frac{\sqrt{5}}{5}\right)\left(\frac{\sqrt{10}}{10}\right) \\&= \frac{\sqrt{2}}{2}.\end{aligned}$
步骤4:确定α+β的具体值
- cos(α+β)=√2/2对应的角度为7π/4或π/4。
- 结合α∈(5π/12, π/2)和β∈[π, 3π/2],α+β∈(17π/12, 2π),排除π/4,故α+β=7π/4。