已知αα,ββ都是锐角,且tan⁡αtan⁡β=1+1cos⁡β\tan α\tan β=1+\dfrac{1}{\cos\beta},则()(\quad)
A. 2α=β+π2α=β+π
B. 2α=π−β2α=π-β
C. 3α=π+β3α=π+β
D. 3α=π−β3α=π-β

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完整解法

1. 利用同角三角函数关系,将切化为弦并化简方程

已知 α,β\alpha, \beta 均为锐角,且 tan⁡αtan⁡β=1+1cos⁡β\tan \alpha \tan \beta = 1 + \dfrac{1}{\cos \beta}。
将正切化为正弦与余弦之比:
sin⁡αcos⁡α⋅sin⁡βcos⁡β=1+1cos⁡β\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} \cdot \frac{\sin \beta}{\cos \beta} = 1 + \frac{1}{\cos \beta}
因为 β\beta 是锐角,所以 cos⁡β≠0\cos \beta \neq 0,两边同乘以 cos⁡β\cos \beta 得:
sin⁡αsin⁡βcos⁡α=cos⁡β+1\frac{\sin \alpha \sin \beta}{\cos \alpha} = \cos \beta + 1
再两边同乘以 cos⁡α\cos \alpha 得:
sin⁡αsin⁡β=cos⁡αcos⁡β+cos⁡α\sin \alpha \sin \beta = \cos \alpha \cos \beta + \cos \alpha

2. 套用两角和的余弦公式,将式子变形为只含有余弦的等式

整理上式,移项得:
sin⁡αsin⁡β−cos⁡αcos⁡β=cos⁡α\sin \alpha \sin \beta - \cos \alpha \cos \beta = \cos \alpha
即:
−(cos⁡αcos⁡β−sin⁡αsin⁡β)=cos⁡α-(\cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta) = \cos \alpha
根据两角和的余弦公式 cos⁡(α+β)=cos⁡αcos⁡β−sin⁡αsin⁡β\cos(\alpha + \beta) = \cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta,上式可化简为:
cos⁡(α+β)=−cos⁡α\cos(\alpha + \beta) = -\cos \alpha

3. 结合角的范围求解,确定 $\alpha$ 和 $\beta$ 的关系式

根据诱导公式,−cos⁡α=cos⁡(π−α)-\cos \alpha = \cos(\pi - \alpha),所以:
cos⁡(α+β)=cos⁡(π−α)\cos(\alpha + \beta) = \cos(\pi - \alpha)
因为 α,β\alpha, \beta 都是锐角,所以 α∈(0,π2)\alpha \in (0, \frac{\pi}{2}),β∈(0,π2)\beta \in (0, \frac{\pi}{2})。
由此可得:
α+β∈(0,π),π−α∈(π2,π)\alpha + \beta \in (0, \pi), \quad \pi - \alpha \in (\frac{\pi}{2}, \pi)
在区间 (0,π)(0, \pi) 上,余弦函数 y=cos⁡xy = \cos x 是单调递减函数,因此由 cos⁡(α+β)=cos⁡(π−α)\cos(\alpha + \beta) = \cos(\pi - \alpha) 可直接得出:
α+β=π−α\alpha + \beta = \pi - \alpha
移项整理得:
2α=π−β2\alpha = \pi - \beta
故选 B。

答案

B

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