已知点P(sin⁡α−cos⁡α,tan⁡α)P(\sin α-\cos α,\tan α)在第一象限,则在[0,2π][0,2π]内角αα的取值范围是( )
A. (π4,π2)\left( \left. \dfrac{π}{4}, \dfrac{π}{2} \right. \right)
B. (π,54π)\left( \left. π, \dfrac{5}{4}π \right. \right)
C. (3π4,54π)\left( \left. \dfrac{3π}{4}, \dfrac{5}{4}π \right. \right)
D. (π4,π2)∪(π,54π)\left( \left. \dfrac{π}{4}, \dfrac{π}{2} \right. \right)∪\left( \left. π, \dfrac{5}{4}π \right. \right)

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完整解法

1. 将点在第一象限的几何条件转化为代数不等式组

因为点 P(sin⁡α−cos⁡α,tan⁡α)P(\sin \alpha - \cos \alpha, \tan \alpha) 在第一象限,所以该点的横坐标和纵坐标均大于 00。
从而可以列出不等式组:
{sin⁡α−cos⁡α>0tan⁡α>0\begin{cases} \sin \alpha - \cos \alpha > 0 \\ \tan \alpha > 0 \end{cases}

2. 求解第一个简单三角不等式

由 tan⁡α>0\tan \alpha > 0,结合 α∈[0,2π]\alpha \in [0, 2\pi],可知 α\alpha 的终边落在第一或第三象限(不含坐标轴)。
因此:
α∈(0,π2)∪(π,3π2)\alpha \in \left(0, \dfrac{\pi}{2}\right) \cup \left(\pi, \dfrac{3\pi}{2}\right)

3. 结合两不等式求出角 $\alpha$ 的最终取值范围

由 sin⁡α−cos⁡α>0\sin \alpha - \cos \alpha > 0 得 sin⁡α>cos⁡α\sin \alpha > \cos \alpha。
结合第2步得到的区间分类讨论:

  1. 当 α∈(0,π2)\alpha \in \left(0, \dfrac{\pi}{2}\right) 时,由 sin⁡α>cos⁡α\sin \alpha > \cos \alpha 可知 α∈(π4,π2)\alpha \in \left(\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{\pi}{2}\right);
  2. 当 α∈(π,3π2)\alpha \in \left(\pi, \dfrac{3\pi}{2}\right) 时,由 sin⁡α>cos⁡α\sin \alpha > \cos \alpha 可知 α∈(π,5π4)\alpha \in \left(\pi, \dfrac{5\pi}{4}\right)。

综上所述,在 [0,2π][0, 2\pi] 内,α\alpha 的取值范围是 (π4,π2)∪(π,5π4)\left(\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{\pi}{2}\right) \cup \left(\pi, \dfrac{5\pi}{4}\right)。
故选 D。

答案

D

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