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15三角函数★★☆☆☆
已知函数 f(x)=2sin⁡xcos⁡x+cos⁡2xf(x) = 2\sin x\cos x + \cos 2x.
(1) 求 f(π4)f\left(\frac{\pi}{4}\right) 的值; (2) 设 α∈(0,π)\alpha \in (0, \pi),f(α2)=22f\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2},求 sin⁡α\sin \alpha 的值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由二倍角公式,f(x)=2sin⁡xcos⁡x+cos⁡2x=sin⁡2x+cos⁡2xf(x)=2\sin x\cos x+\cos 2x=\sin 2x+\cos 2x,所以 f(π4)=sin⁡π2+cos⁡π2=1f\left(\frac{\pi}{4}\right)=\sin\frac{\pi}{2}+\cos\frac{\pi}{2}=1.
\item 由二倍角公式,f(α2)=2sin⁡α2cos⁡α2+cos⁡α=sin⁡α+cos⁡α=22f\left(\frac{\alpha}{2}\right)=2\sin\frac{\alpha}{2}\cos\frac{\alpha}{2}+\cos\alpha=\sin\alpha+\cos\alpha=\frac{\sqrt{2}}{2}. 于是 cos⁡α=22−sin⁡α\cos\alpha=\frac{\sqrt{2}}{2}-\sin\alpha. 代入 sin⁡2α+cos⁡2α=1\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1,得 sin⁡2α+(22−sin⁡α)2=1\sin^2\alpha+\left(\frac{\sqrt{2}}{2}-\sin\alpha\right)^2=1,即 2sin⁡2α−2sin⁡α−12=02\sin^2\alpha-\sqrt{2}\sin\alpha-\frac{1}{2}=0. 解得 sin⁡α=2+64\sin\alpha=\frac{\sqrt{2}+\sqrt{6}}{4} 或 sin⁡α=2−64\sin\alpha=\frac{\sqrt{2}-\sqrt{6}}{4}. 因为 α∈(0,π)\alpha\in(0,\pi),所以 sin⁡α>0\sin\alpha>0,故 sin⁡α=2+64\sin\alpha=\frac{\sqrt{2}+\sqrt{6}}{4}. \end{enumerate} \end{solution}

2005 · 浙江 · 文 · 第 15 题 · 解答题

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