在不使用计算器的情况下,化简下列三角函数。

  1. (a)

    sin⁡(x+4π3)\sin \left(x + \frac{4\pi}{3}\right)

  2. (b)

    cos⁡75∘\cos 75^\circ

  3. (c)

    tan⁡(θ−45∘)\tan(\theta - 45^\circ)

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完整解法

13(a)

1. Apply the addition formula for sine

sin⁡(x+4π3)=sin⁡xcos⁡4π3+cos⁡xsin⁡4π3\sin \left(x + \frac{4\pi}{3}\right) = \sin x \cos \frac{4\pi}{3} + \cos x \sin \frac{4\pi}{3}

2. Evaluate the exact values of the trigonometric functions for $4\pi/3$

cos⁡4π3=−cos⁡π3=−12\cos \frac{4\pi}{3} = -\cos \frac{\pi}{3} = -\frac{1}{2}
sin⁡4π3=−sin⁡π3=−32\sin \frac{4\pi}{3} = -\sin \frac{\pi}{3} = -\frac{\sqrt{3}}{2}

3. Substitute the exact values to simplify the expression

sin⁡(x+4π3)=sin⁡x(−12)+cos⁡x(−32)\sin \left(x + \frac{4\pi}{3}\right) = \sin x \left(-\frac{1}{2}\right) + \cos x \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)
=−12sin⁡x−32cos⁡x= -\frac{1}{2}\sin x - \frac{\sqrt{3}}{2}\cos x

答案

−12sin⁡x−32cos⁡x-\frac{1}{2}\sin x - \frac{\sqrt{3}}{2}\cos x

13(b)

1. Express $75^\circ$ as the sum of two special angles and apply the cosine addition formula

cos⁡75∘=cos⁡(45∘+30∘)\cos 75^\circ = \cos(45^\circ + 30^\circ)
=cos⁡45∘cos⁡30∘−sin⁡45∘sin⁡30∘= \cos 45^\circ \cos 30^\circ - \sin 45^\circ \sin 30^\circ

2. Substitute the exact values for the special angles and simplify

=(22)(32)−(22)(12)= \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right) - \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)\left(\frac{1}{2}\right)
=64−24= \frac{\sqrt{6}}{4} - \frac{\sqrt{2}}{4}
=6−24= \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}

答案

6−24\frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}

13(c)

1. Apply the compound angle formula for tangent

tan⁡(θ−45∘)=tan⁡θ−tan⁡45∘1+tan⁡θtan⁡45∘\tan(\theta - 45^\circ) = \frac{\tan \theta - \tan 45^\circ}{1 + \tan \theta \tan 45^\circ}

2. Substitute the exact value of $\tan 45^\circ$ to simplify

Since tan⁡45∘=1\tan 45^\circ = 1,
tan⁡θ−11+tan⁡θ(1)=tan⁡θ−11+tan⁡θ\frac{\tan \theta - 1}{1 + \tan \theta (1)} = \frac{\tan \theta - 1}{1 + \tan \theta}

答案

tan⁡θ−11+tan⁡θ\frac{\tan \theta - 1}{1 + \tan \theta}

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