这篇文章分享了一道三角函数的好题,并给出了分析和解答。 本文适合高中学历的读者阅读。
最近遇到一道难度稍大的竞赛题。 方法巧妙,需要一定的解题技巧。 值得反复练习。 问题表述如下:
这道题看似简单的评价题,其实涉及的技巧还是蛮多的。 有兴趣的读者可以先尝试一下,再看下面的解析与解答过程。
这道题需要一定的三角函数和代数知识。 经过观察,不难发现,这道题的最大难点在于三角函数取值的立方根的处理,导致和-差-积 和 integrated-sum-difference 再次工作。 为了很好地处理立方根,我们很自然地想到了一些有用的立方公式,其中最有价值的就是下面这个众所周知的恒等式:
上面的恒等式很好地将一些对称多项式联系在一起。 再考虑一下,平方根号以内的三角函数值之间有关系吗? 是否可以找到上述恒等式中出现的立方和、平方和、乘积等对称多项式的值? 这时候我立马想到了魏达定理,也就是说,如果可以构造一个多项式,使得根号处的三个三角函数值是多项式在 同时,还有一些相关的对称多项式的取值,这就是解决这个问题的总体思路。
考虑以下等式:
这个方程有以下6个复根:
从根之间的关系不难看出,
也就是这些的取值 三个三角函数可以写成x 1 /x的形式,我们设y = x 1/x,即:
将上式两边同时除以x³,代入上式 y得到:
这个方程的三个根就是:
到目前为止,我们已经用多项式把我们需要的三个三角函数值联系在一起了。 但是题目要求我们求它们的立方根之和,所以我们考虑以下两个恒等式:
第二个恒等式可以通过替换第一个恒等式得到。 根据 Veda 定理,我们让 X³、Y³、Z³ 是方程 y³ y² – 2y – 1 = 0 的三个根 可以得到
这样,上面两个恒等式的左边就确定了,但是我们还需要X Y Z 和 XY YZ ZX,我们让 u = X Y Z,v = XY YZ ZX,代入恒等式:
我们 把两个方程左边相乘,右边乘以右边,得m = uv:
这个方程唯一的实根是:
然后我们可以找到u:
然后我们终于可以找到这个问题的答案了:
评论
这个问题的答案巧妙的利用了关系 多项式的身份和根,将看似复杂的代数表达式转化为相对简单的代数表达式。 答题过程看似繁琐,但其实掌握思路是合理的,适合反复练习。