8.已知 0A. (sqrt(2))/(10)B. (sqrt(2))/(5)C. (3sqrt(2))/(10)D. (7sqrt(2))/(10)
A. $\frac{\sqrt{2}}{10}$
B. $\frac{\sqrt{2}}{5}$
C. $\frac{3\sqrt{2}}{10}$
D. $\frac{7\sqrt{2}}{10}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查三角函数的半角公式、倍角公式以及差角公式的综合应用,同时涉及象限符号的判断。
解题核心思路:
- 确定角度范围:由$0 < \alpha < \pi$可知$\frac{\alpha}{2}$位于第一象限,从而确定$\sin\frac{\alpha}{2}$的正负。
- 利用半角公式求$\sin\alpha$和$\cos\alpha$:通过已知的$\cos\frac{\alpha}{2}$,结合平方关系求出$\sin\frac{\alpha}{2}$,再利用倍角公式计算$\sin\alpha$和$\cos\alpha$。
- 应用差角公式:将$\sin\left(\alpha - \frac{\pi}{4}\right)$展开,代入已求得的$\sin\alpha$和$\cos\alpha$的值计算最终结果。
破题关键点:
- 正确计算$\sin\frac{\alpha}{2}$:注意符号的判断。
- 准确应用倍角公式:避免公式记忆错误。
- 差角公式中系数的处理:注意$\cos\frac{\pi}{4}$和$\sin\frac{\pi}{4}$的共同因子$\frac{\sqrt{2}}{2}$的提取。
步骤1:求$\sin\frac{\alpha}{2}$
已知$\cos\frac{\alpha}{2} = \frac{\sqrt{5}}{5}$,根据平方关系:
$\sin\frac{\alpha}{2} = \sqrt{1 - \cos^2\frac{\alpha}{2}} = \sqrt{1 - \left(\frac{\sqrt{5}}{5}\right)^2} = \sqrt{\frac{20}{25}} = \frac{2\sqrt{5}}{5}$
步骤2:求$\sin\alpha$和$\cos\alpha$
利用倍角公式:
$\sin\alpha = 2\sin\frac{\alpha}{2}\cos\frac{\alpha}{2} = 2 \cdot \frac{2\sqrt{5}}{5} \cdot \frac{\sqrt{5}}{5} = \frac{4}{5}$
$\cos\alpha = \cos^2\frac{\alpha}{2} - \sin^2\frac{\alpha}{2} = \left(\frac{\sqrt{5}}{5}\right)^2 - \left(\frac{2\sqrt{5}}{5}\right)^2 = \frac{5}{25} - \frac{20}{25} = -\frac{3}{5}$
步骤3:应用差角公式
$\sin\left(\alpha - \frac{\pi}{4}\right) = \sin\alpha\cos\frac{\pi}{4} - \cos\alpha\sin\frac{\pi}{4}$
代入$\cos\frac{\pi}{4} = \sin\frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2}$:
$= \frac{\sqrt{2}}{2} \left( \sin\alpha - \cos\alpha \right) = \frac{\sqrt{2}}{2} \left( \frac{4}{5} - \left(-\frac{3}{5}\right) \right) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{7}{5} = \frac{7\sqrt{2}}{10}$