关于kx与|sin(x)的交集|

问题

众所周知,曲线$y=|\sin(x)|$正好在三个点截取直线$y=kx$($k\gt 0)$,这些点的最大$x$坐标为$\alpha.$证明这一点

$\displaystyle\frac{\cos\alpha}{\sin\alpha+\sin3\alpha}=\frac{1+\alpha^2}{4\alpha}$

提示

关于$y=kx$与$y=|\sin(x)|的第三个交集可以说什么$

kx与sin(x)在三点上的交点

解决方案

直线$y=kx$在两点处与$y=|\sin(x)|$的第一条弧相交,为第二条弧留下一个交点。直线和凸弧(在这种情况下,可以认为是闭合的)只有在两者相切时才有一个交集。

kx与sin(x)在三点上的交点

切点的横坐标属于区间$(\pi,3\pi/2),$其中$\sin(x)\lt 0.$在此区间中,给定函数等于$y=-\sin(x),$导数为$y'=-\cos(x).$因此,直线的斜率$k$一方面是$-\cos\alpha$,另一方面是导致$\alpha=\tan\alpha的$\displaystyle-\frac{\sin\alpha}{\alpha{,$$

现在,使用一些基本的三角学:

$\开始{align}\显示样式\frac{\cos\alpha}{\sin\alpha+\sin 3\alpha}&=\frac{\cos\alpha}{2\sin 2\alpha\cos\alpha}=\frac{1}{4\sin\alpha\cos\alpha}\\&=\frac{\sin^{2}\alpha+\cos^{2{\alpha}{4\sin\alpha\cos\alpha}=\frac{1+\tan^{2neneneep \alpha{4\tan\alpha}\\&=\frac{1+\alpha^2}{4\alpha^2}\结束{align}$

概括!

如果十字路口的数量是5美元怎么办?

五点kx与sin(x)的交点

如果是7美元呢?

kx与sin(x)在七点上的交集

确认

这是2009年中国数学竞赛的一个问题[熊斌,第13页]。

工具书类

  1. 熊斌、李鹏烨、,中国数学奥林匹克运动会(2009-2010)。问题与解决方案《世界科学》,2013年

三角学

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