(1)若π2<α<π \dfrac{π}{2} < α < π,sin⁡α=45\sin α= \dfrac{4}{5} ,求sin⁡(2π−α)tan⁡(π+α)cos⁡(−π+α)sin⁡(π2−α)cos⁡(π2+α)\dfrac{\sin (2π-α)\tan (π+α)\cos (-π+α)}{\sin ( \dfrac{π}{2}-α)\cos ( \dfrac{π}{2}+α)}的值, (2)化简sin⁡(α+nπ)+sin⁡(α−nπ)sin⁡(α+nπ)cos⁡(α−nπ)\dfrac{\sin (α+nπ)+\sin (α-nπ)}{\sin (α+nπ)\cos (α-nπ)}.

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完整解法

(1)

1. 根据给定条件求出正弦和正切值

因为 π2<α<π\dfrac{\pi}{2} < \alpha < \pi,所以 α\alpha 是第二象限角,因此 cos⁡α<0\cos \alpha < 0。
根据同角三角函数的基本关系式,由 sin⁡α=45\sin \alpha = \dfrac{4}{5} 可得:
cos⁡α=−1−sin⁡2α=−1−(45)2=−35\cos \alpha = -\sqrt{1 - \sin^2 \alpha} = -\sqrt{1 - \left(\dfrac{4}{5}\right)^2} = -\dfrac{3}{5}。
由此求得 tan⁡α\tan \alpha 的值:
tan⁡α=sin⁡αcos⁡α=45−35=−43\tan \alpha = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \dfrac{\dfrac{4}{5}}{-\dfrac{3}{5}} = -\dfrac{4}{3}。

2. 利用诱导公式化简给定的三角函数式

利用三角函数的诱导公式,对分子和分母分别进行化简:
分子:
sin⁡(2π−α)=−sin⁡α\sin (2\pi-\alpha) = -\sin \alpha,
tan⁡(π+α)=tan⁡α\tan (\pi+\alpha) = \tan \alpha,
cos⁡(−π+α)=cos⁡(π−α)=−cos⁡α\cos (-\pi+\alpha) = \cos (\pi-\alpha) = -\cos \alpha。
分母:
sin⁡(π2−α)=cos⁡α\sin \left(\dfrac{\pi}{2}-\alpha\right) = \cos \alpha,
cos⁡(π2+α)=−sin⁡α\cos \left(\dfrac{\pi}{2}+\alpha\right) = -\sin \alpha。
将上述化简结果代入原式:
原式=(−sin⁡α)⋅tan⁡α⋅(−cos⁡α)cos⁡α⋅(−sin⁡α)=sin⁡αcos⁡αtan⁡α−sin⁡αcos⁡α=−tan⁡α\text{原式} = \dfrac{(-\sin \alpha) \cdot \tan \alpha \cdot (-\cos \alpha)}{\cos \alpha \cdot (-\sin \alpha)} = \dfrac{\sin \alpha \cos \alpha \tan \alpha}{-\sin \alpha \cos \alpha} = -\tan \alpha。

3. 代入已求得的值计算出结果

将 tan⁡α=−43\tan \alpha = -\dfrac{4}{3} 代入化简后的式子 原式=−tan⁡α\text{原式} = -\tan \alpha,得:
原式=−(−43)=43\text{原式} = -\left(-\dfrac{4}{3}\right) = \dfrac{4}{3}。

答案

43\dfrac{4}{3}

(2)

1. 当 n 为偶数时,化简三角表达式

由于 n∈Zn \in \mathbb{Z},我们需要根据 nn 的奇偶性分类讨论。
① 当 nn 为偶数时,可设 n=2kn=2k (k∈Zk \in \mathbb{Z})。
根据诱导公式,此时有:
sin⁡(α+nπ)=sin⁡(α+2kπ)=sin⁡α\sin(\alpha + n\pi) = \sin(\alpha + 2k\pi) = \sin \alpha,
sin⁡(α−nπ)=sin⁡(α−2kπ)=sin⁡α\sin(\alpha - n\pi) = \sin(\alpha - 2k\pi) = \sin \alpha,
cos⁡(α−nπ)=cos⁡(α−2kπ)=cos⁡α\cos(\alpha - n\pi) = \cos(\alpha - 2k\pi) = \cos \alpha。
代入原式可得:
原式=sin⁡α+sin⁡αsin⁡αcos⁡α=2sin⁡αsin⁡αcos⁡α=2cos⁡α\text{原式} = \dfrac{\sin \alpha + \sin \alpha}{\sin \alpha \cos \alpha} = \dfrac{2\sin \alpha}{\sin \alpha \cos \alpha} = \dfrac{2}{\cos \alpha}。

2. 当 n 为奇数时,化简三角表达式

② 当 nn 为奇数时,可设 n=2k+1n=2k+1 (k∈Zk \in \mathbb{Z})。
根据诱导公式,此时有:
sin⁡(α+nπ)=sin⁡[α+(2k+1)π]=sin⁡(α+π)=−sin⁡α\sin(\alpha + n\pi) = \sin[\alpha + (2k+1)\pi] = \sin(\alpha + \pi) = -\sin \alpha,
sin⁡(α−nπ)=sin⁡[α−(2k+1)π]=sin⁡(α−π)=−sin⁡(π−α)=−sin⁡α\sin(\alpha - n\pi) = \sin[\alpha - (2k+1)\pi] = \sin(\alpha - \pi) = -\sin(\pi - \alpha) = -\sin \alpha,
cos⁡(α−nπ)=cos⁡[α−(2k+1)π]=cos⁡(α−π)=cos⁡(π−α)=−cos⁡α\cos(\alpha - n\pi) = \cos[\alpha - (2k+1)\pi] = \cos(\alpha - \pi) = \cos(\pi - \alpha) = -\cos \alpha。
代入原式可得:
原式=−sin⁡α+(−sin⁡α)(−sin⁡α)⋅(−cos⁡α)=−2sin⁡αsin⁡αcos⁡α=−2cos⁡α\text{原式} = \dfrac{-\sin \alpha + (-\sin \alpha)}{(-\sin \alpha) \cdot (-\cos \alpha)} = \dfrac{-2\sin \alpha}{\sin \alpha \cos \alpha} = -\dfrac{2}{\cos \alpha}。
综上所述,当 nn 为偶数时,原式 =2cos⁡α= \dfrac{2}{\cos \alpha};当 nn 为奇数时,原式 =−2cos⁡α= -\dfrac{2}{\cos \alpha}。

答案

当 nn 为偶数时,原式 =2cos⁡α= \dfrac{2}{\cos \alpha};当 nn 为奇数时,原式 =−2cos⁡α= -\dfrac{2}{\cos \alpha}

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