内容正文:
第04讲 两角和与差的余弦、正弦和正切公式
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理(吃透教材)
模块三 核心考点举一反三
模块四 小试牛刀过关测
1.了解两角差的余弦公式的推导过程.(重点)
2.理解用向量法导出公式的主要步骤.(难点)
3.熟记两角差的余弦公式的形式及符号特征,并能利用该公式进行求值、计算.(重点、易混点)
知识点01两角和与差的余弦
设、为任意给定的两个角,把它们的定点置于平面直接坐标系的原点,始边与轴的正半轴重合,而它们的终边分别于单位圆交于、两点. 点、的坐标分别为、.
下面考虑角的余弦. 为此把角、的终边及都绕原点旋转角,它们分别交单位圆于点及. 由于都转动了角,因此也可以是一个以射线为始边、以射线为终边的角,而点的坐标是,点的坐标是.
根据两点间的距离公式,在左图中,有
在右图中,有
因为将射线、同时绕原点旋转角,就分别得到射线、,所以,
从而得到,即.
这个式子对任意给定的角和都成立,称为两角差的余弦公式.
在两角差的余弦公式中,用代换,就可得到两角和的余弦公式:
.
这样,我们就得到两角和与差的余弦公式
,
.
简记作 .
知识点02两角和与差的正弦
根据两角差的余弦公式和诱导公式,就可以得到两角和的正弦公式. 事实上,
将上式中的用代换,就可以得到两角差的正弦公式
.
这样,我们得到两角和与差的正弦公式
,
.
简记作 .
知识点03两角和与差的正切
根据两角和的正弦、余弦公式,就可以得到两角和的正切公式. 事实上,
.
将上式中的用代换,就得到两角差的正切公式
.
这样,我们得到两角和与差的正切公式
,
.
简记作
.
知识点04辅助角公式
.
注意到为单位圆上的一点,由正弦及余弦的定义,存在唯一的角,使得
,,
于是有
.
此公式我们称之为辅助角公式.
题型一:求15°角的三角比
1.( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.94
【知识点】求15°等特殊角的正切
【分析】由,利用两角差的正切公式计算可得.
【详解】
.
故选:D
2.计算下列三角比的值.
; .
【答案】
【难度】0.94
【知识点】求15°等特殊角的正弦
【分析】根据利用两角和与差的正弦公式转化为特殊角的三角函数计算.
【详解】
=;
=;
故答案为:;.
3.求值: .
【答案】
【难度】0.94
【知识点】求15°等特殊角的余弦、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】将非特殊角转化为特殊角与的和,然后由两角和的余弦公式即可求解.
【详解】解:.
故答案为:.
4.已知角的终边经过点,则的值为( )
A. B. C. D.0
【答案】A
【难度】0.85
【知识点】求15°等特殊角的正弦、诱导公式五、六、由终边或终边上的点求三角函数值
【分析】由诱导公式可知点即为,,由三角函数定义可知,平方利用两角和的正弦计算可得结果.
【详解】解:角的终边经过点,即,
由三角函数的定义可得,,所以.
故选:.
5.(2023高一上·全国·专题练习)利用和(差)公式,求下列各式的值
(1) (2)
(3) (4)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)2-
【难度】0.85
【知识点】求15°等特殊角的正切、求15°等特殊角的正弦、求15°等特殊角的余弦
【分析】利用和(差)公式的三角函数公式求解.
【详解】(1)解:,
;
(2),
;
(3),
;
(4),
.
题型二:利用两角和与差公式化简求值
1.(23-24高一下·上海杨浦·期中)已知,则的值是 .
【答案】-1
【难度】0.85
【知识点】用和、差角的正切公式化简、求值
【分析】由余切公式及两角和的正切公式求解.
【详解】,
故答案为:-1
2.(23-24高一下·上海·阶段练习)在中,若,,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】根据三角形角的范围及已知条件求出、,再根据结合两角和的正弦公式即可得解.
【详解】因为、,
所以由得且,
所以,且由得,
故.
故答案为:.
3.(23-24高一下·上海·阶段练习)设甲命题为:,乙命题为:,则甲是乙的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】判断命题的充分不必要条件、判断命题的必要不充分条件、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】根据题意,得到和,结合充分条件、必要条件的判定方法,即可求解.
【详解】由,可得,
又由,可得,
当时,满足,此时,即充分性不成立,
若时,满足,但此时,即必要性不成立,
故甲是乙的既不充分也不必要条件.
故选:D.
4.(23-24高一下·上海闵行·阶段练习)已知,则是( )
A.第一象限角 B.第二象限角 C.第三象限角 D.第四象限角
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、由三角函数式的符号确定角的范围或象限
【分析】由两角和的正余弦公式求解和进而判断角所在象限.
【详解】,
,
,
,
,
,
是第二象限角.
故选:B.
5.(23-24高一下·上海嘉定·阶段练习)(1)化简:
(2)证明恒等式:
【答案】(1);(2)证明见解析
【难度】0.85
【知识点】用和、差角的正弦公式化简、求值、三角函数的化简、求值——诱导公式
【分析】(1)利用诱导公式可化简;
(2)利用两角和与差的正弦公式可证明等式成立.
【详解】(1).
(2)左边
右边,
所以原等式成立.
6.(23-24高一下·上海·阶段练习)设点的坐标为,是坐标原点,点绕着点顺时针旋转后得到,则的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】由终边或终边上的点求三角函数值、由三角函数值求终边上的点或参数、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】
设点在角的终边上,求出,由题意可得,再根据两角差的正余弦公式即可得解.
【详解】设点在角的终边上,则,
将点绕着点顺时针旋转后得到,
则,
而,
,
所以的坐标为.
故选:B.
【点睛】关键点点点睛:注意旋转前与旋转后角的变化,利用长度不变,两角差的正余弦公式求解即可.
题型三:逆用两角和与差公式化简求值
1.(22-23高一下·上海长宁·期末)已知锐角、满足,,求的值.
【答案】
【难度】0.94
【知识点】逆用和、差角的正切公式化简、求值、用和、差角的正切公式化简、求值
【分析】根据已知,利用和角的正切公式计算求解.
【详解】因为,,
所以,
又锐角、,所以,
所以.
2.(24-25高一上·上海·课前预习)化简 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】三角函数的化简、求值——诱导公式、逆用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】先根据两角和差正弦公式逆用,再应用诱导公式化简即可.
【详解】由两角和差公式可得,
由诱导公式可得.
故答案为:.
3.(22-23高一下·上海黄浦·期末)已知是锐角,且,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】逆用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】运用整体的思想,结合两角和的余弦公式进行求解.
【详解】,
由题意,是锐角,则,则,解得.
故答案为:
4.(23-24高一·上海·课堂例题)化简:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【难度】0.85
【知识点】逆用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】(1)逆用两角和的余弦公式;
(2)逆用两角差的余弦公式即可求值.
【详解】(1)原式;
(2)原式.
5.(23-24高一·上海·课堂例题)已知,.求.
【答案】
【难度】0.85
【知识点】三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系、逆用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】可将两式平方,整体构造出求解.
【详解】由已知可得
,
,
两式相加,,
移项可得:,
即,
所以.
6.(23-24高一·上海·课堂例题)已知,.求.
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】根据题意得到,利用两角和的余弦公式即可求解.
【详解】,,
,
.
7.(23-24高一下·上海·期末)假设实数满足,,,则的取值( )
A.是唯一确定的 B.不唯一,但有限多
C.有无穷多 D.不存在符合题意的
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】逆用和、差角的余弦公式化简、求值、逆用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】先应用三角换元,再结合两角和差公式及同角三角函数关系计算即可.
【详解】因为设,
因为设,
所以可得,
因为,所以,
所以.
故选:B.
8.求值: .
【答案】1
【难度】0.65
【知识点】逆用和、差角的正切公式化简、求值
【分析】根据将展开,由此可得的关系,将数量关系代入原式可求解出原式的值.
【详解】因为,
又,
所以,
所以,
所以,
所以,
故答案为:.
9.已知是方程的两根,求的值.
【答案】
【难度】0.65
【知识点】逆用和、差角的正切公式化简、求值、正、余弦齐次式的计算
【分析】根据题意先计算出的值,由此可求的值,再根据齐次式的化简将原式转化为和有关的形式,由此可求解出原式的值.
【详解】因为,所以,
显然,
所以
.
题型四:给值求角型问题
1.(23-24高一下·上海·期中)已知、为锐角,,,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、已知弦(切)求切(弦)、用和、差角的正切公式化简、求值、给值求角型问题
【分析】由求出,利用正切和角公式求出,结合、为锐角,得到.
【详解】,为锐角,
故,故,
故,
又、为锐角,故,
故.
故答案为:
2.(23-24高一下·上海·阶段练习)已知,其中.求:
(1)的值;
(2)求角的值
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】给值求角型问题、用和、差角的正弦公式化简、求值、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系
【分析】(1)根据题意,利用三角函数的基本关系式,求得,结合两角差的正弦公式,即可求解;
(2)根据题意,求得,得到,进而求得的值.
【详解】(1)解:因为且,可得,
所以
则.
(2)解:由(1)知,
因为,可得,
又因为,
所以,可得,所以,
所以.
题型五:给值求值型问题
1.(23-24高一下·上海徐汇·期中)已知是第一象限角,是第四象限角,且满足,则
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、用和、差角的余弦公式化简、求值、给值求值型问题
【分析】先根据同角三角关系可得,再结合两家和差公式运算求解.
【详解】因为是第一象限角,是第四象限角,,
则,
所以.
故答案为:.
2.(23-24高一上·上海·期末)已知为锐角,,则 .
【答案】/
【难度】0.85
【知识点】给值求值型问题、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知正(余)弦求余(正)弦、已知角或角的范围确定三角函数式的符号
【分析】根据题意得到,进而结合同角三角函数关系得到的值,利用配角法求得答案即可.
【详解】因为为锐角,所以,所以,
所以,
又因为,所以,
所以
.
故答案为:
3.(24-25高一上·上海·课后作业)已知,,则 .
【答案】或
【难度】0.85
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、给值求值型问题
【分析】已知,两个角,要求,发现,套用余弦和差角公式得解.
【详解】由题意知:,,
可得:,
当,时,原式;
当,时,原式;
当,时,原式;
当,时,原式;
.
故答案为:或
4.(22-23高一下·上海浦东新·阶段练习)若,,,,则
【答案】
【难度】0.65
【知识点】给值求值型问题、用和、差角的余弦公式化简、求值、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】判断角的范围,根据同角的三角函数关系求出,,将化为,根据两角差的余弦公式即可求得答案.
【详解】因为,,故,,
故由可得,
由可得,
则
,
故答案为:
5.(22-23高一下·上海虹口·期中)若方程的两根为与,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的正弦公式化简、求值、用和、差角的余弦公式化简、求值、正、余弦齐次式的计算
【分析】根据两角和差的正余弦公式化简后转化为正切函数即可得解.
【详解】由题意,,
,
故答案为:
题型六:借助辅助角公式求值
1.(23-24高一下·上海静安·期末)化简下列各式:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【难度】0.94
【知识点】三角函数的化简、求值——诱导公式、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值、辅助角公式
【分析】(1)利用辅助角化成一角一函数,再利用诱导公式即可化简,或者利用两角和公式计算和即可得解.
(2)根据诱导公式和切与弦的关系即可化简得解.
【详解】(1)法一:.
法2:.
(2).
2.(23-24高一下·上海金山·期末)已知函数在时取得最大值,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】正切函数的诱导公式、用和、差角的正切公式化简、求值、辅助角公式
【分析】先利用辅助角公式求出所满足的关系,求出,再利用和角公式求解.
【详解】根据辅助角公式,可得,其中.
由函数在时取得最大值,可得,所以,
根据诱导公式,可得.
根据和角公式,可得.
故答案为:
3.(23-24高一下·上海·期中)已知函数,,设,.
(1)若,试求,;
(2)若,试求,;
(3)若,且,试确定整数的最大值.
【答案】(1),
(2),或
(3)3
【难度】0.4
【知识点】已知函数值求自变量或参数、由正弦(型)函数的值域(最值)求参数、逆用和、差角的正弦公式化简、求值、辅助角公式
【分析】(1)分别令,,即可求出集合,;
(2)由辅助角公式可得的解析式,分别令,即可求出集合,;
(3)设,则,由题意可得,可得,然后分和两种情况讨论,由三角函数的有界性,可得,即恒成立,可得整数的值,从而可求得整数的最大值.
【详解】(1)令,即,得,所以,
令,即,得,所以;
(2),
令,则,得,
解得,所以,
令,则,
所以,
解得,
由正弦函数的有界性,可得只有满足,所以,
所以或,
解得,或,
所以或
(3)设,则,
因为,所以,
所以,
所以,得,
所以,
当时,,显然满足条件,
当时,,
,
所以,
因为,,且,
因为,所以,即恒成立,
所以,所以整数为,
所以整数的最大值为3.
【点睛】关键点点睛:此题考查三角函数恒等变换公式的应用,考查三角函数的性质,考查函数与方程的综合问题,解题的关键是对方程的化简,考查计算能力,属于较难题.
题型七:两角和与差综合应用
1.(23-24高一下·上海·阶段练习)(1)已知,且,求的值;
(2)已知,求的值.
【答案】(1)7;(2)
【难度】0.85
【知识点】sinα±cosα和sinα·cosα的关系、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系、已知两角的正、余弦,求和、差角的正切
【分析】(1)利用同角三角函数之间的基本关系可求得,再由两角差的正切公式可得结果;
(2)根据与的关系式判断出,即可得结果.
【详解】(1),且,可得
所以
(2)由
两边平方可得:即,
所以,则,
因此
.
2.(2024高一下·上海·专题练习)在平面直角坐标系中,已知锐角的终边与单位圆交点的纵坐标为,锐角的终边与单位圆交点的横坐标为.
(1)求和的值;
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)
【难度】0.85
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知正(余)弦求余(正)弦、由终边或终边上的点求三角函数值
【分析】(1)根据任意角三角函数的定义和同角三角函数的关系可求得结果;
(2)先求出,再根据的范围可求得答案.
【详解】(1)由三角函数的定义可知,,,
因为,为锐角,
所以,
;
(2)因为,,,
所以,
因为,,所以,
所以.
3.(23-24高一下·上海松江·期末)如图,某体育公园广场放置着一块高为3米的大屏幕滚动播放各项体育赛事,大屏幕下端离地面高度3.5米,若小明同学的眼睛离地面高度1.5米,则为了获得最佳视野(最佳视野指看到大屏幕的上下夹角最大),小明应在距离大屏幕所在的平面 米处观看?(精确到0.1米).
【答案】3.2
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的正切公式化简、求值、基本(均值)不等式的应用
【分析】作于,设,根据两角差的正切公式,结合不等式求的最大值,并确定对应的即可.
【详解】如图:作于,设,
则,.
所以(当且仅当时取“”)
又,故(米),
故答案为:3.2
4.(23-24高一下·上海徐汇·期中)如图所示,已知线段是直角三角形与直角三角形的公共斜边,且满足,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】设,结合题意可得,结合两角和差公式整理即可.
【详解】设,
由题意可得:,
因为,即,则,
两式平方相加可得,则,
所以.
故答案为:.
5.(23-24高一下·上海闵行·阶段练习)已知点的坐标为,将绕坐标原点逆时针旋转至,则点的坐标为 .
【答案】,
【难度】0.65
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、由终边或终边上的点求三角函数值
【分析】结合三角函数的定义可先求出经过点的角的三角函数值,然后结合两角和的正弦及余弦公式及三角函数定义可求.
【详解】设点的坐标,则,
设为终边上的一点,则,,
则,
,
即,,
故点的坐标为,.
故答案为:,.
6.(24-25高一上·上海·课后作业)如图,在中,,,,.
(1)若,,求的长,由此推出的值;
(2)设,(、、均为锐角),试由图推出求的公式.
【答案】(1);
(2).
【难度】0.65
【知识点】求15°等特殊角的余弦、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】(1)过C作,利用直角三角形边角关系求出即可得解.
(2)求得,再分别求出即可得解.
【详解】(1)如图,过C作于,
由,得四边形为矩形,
又,,,则,,
而,,则,,
于是,,在中,同理,
所以,.
(2)由,,得,
,
而,,则,
又,,则,
所以.
7.(22-23高一下·安徽·阶段练习)已知函数.
(1)求函数的解析式;
(2)若关于x的方程在内有两个不相等的实数根,求证:.
【答案】(1)
(2)证明过程见详解
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值、解余弦不等式、已知f(g(x))求解析式
【分析】(1)令,利用二倍角的余弦公式将函数式化简,然后换元即可求解;
(2)结合(1)结论和题意可得且,,利用两角和与差的余弦公式,以及余弦函数的单调性即可证明.
【详解】(1)令,
因为,
则,
所以函数的解析式为.
(2)结合(1)可知:则,由题意可知:方程在内有两个不相等的实数根,所以,
则,即,
因为,且,所以,
则
,
因为,所以,则且,
所以,
因为,所以,则,
则,所以
则,故,所以.
8.(23-24高一下·上海·阶段练习)人脸识别技术在各行各业的应用改变着人类的生活,所谓人脸识别,就是利用计算机分析人脸视频或者图像,并从中提取出有效的识别信息,最终判别对象的身份,在人脸识别中为了检测样本之间的相似度主要应用距离的测试,常用测量距离的方式有曼哈顿距离和余弦距离.若二维空间有两个点,,则曼哈顿距离为:,余弦相似度为:,余弦距离为
(1)若,,求A,B之间的曼哈顿距离和余弦距离;
(2)已知,,,若,,求的值
(3)已知,、,,若,,求、之间的曼哈顿距离.
【答案】(1),余弦距离等于
(2)
(3)
【难度】0.65
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、正、余弦齐次式的计算、用和、差角的余弦公式化简、求值、三角函数新定义
【分析】(1)根据公式直接计算即可.
(2)根据公式得到,,计算得到答案.
(3)利用两角和与差的正弦、余弦公式可求出点、的坐标,结合题中定义可求得、之间的曼哈顿距离.
【详解】(1),
,故余弦距离等于;
(2);
故,,则.
(3)因为,,
所以.
因为,所以.
因为,
所以.
因为,则,
所以.
因为,
,所以.
因为,
,
所以.
因为,
所以、之间的曼哈顿距离是.
9.(22-23高一下·上海松江·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知是第二象限角,其终边上有一点.
(1)若将角绕原点逆时针转过后,终边交单位圆于,求的值;
(2)若,求x;
(3)在(2)的条件下,将OP绕坐标原点顺时针旋转至,求点的坐标.
【答案】(1);
(2);
(3).
【难度】0.65
【知识点】由终边或终边上的点求三角函数值、由三角函数值求终边上的点或参数、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】(1)利用三角函数定义求出,再利用差角的正弦公式计算即得.
(2)利用三角函数定义求出x值.
(3)利用和差角的正余弦公式求出,再利用三角函数定义求出点的坐标.
【详解】(1)依题意,,则,显然点在角的终边上,
于是,
所以.
(2)依题意,,,因此,,
所以.
(3)由(2)知,,
显然点在角的终边上,,
,
,
,,
所以点的坐标是.
【点睛】结论点睛:角终边上点到原点的距离为,则点.
10.(23-24高一下·上海·阶段练习)在平面直角坐标系中,任意角,的终边交单位圆(圆心在坐标原点于,两点.
(1)若为锐角,且,求的值
(2)若角为锐角,且终边绕原点逆时针转过后,终边交单位圆于,求的值;
(3)若两点的纵坐标分别为正数,且,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
(3).
【难度】0.65
【知识点】基本不等式求和的最小值、用和、差角的正弦公式化简、求值、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、由终边或终边上的点求三角函数值
【分析】(1)由三角函数定义可得两点的坐标,利用三角函数恒等变换可得结果;
(2)根据角的定义并结合,利用可求出的值;
(3)由同角三角函数的平方关系计算可得当时,取得最大值为.
【详解】(1)由题意知,
,
可得;
因此,
(2)由角为锐角,且终边绕原点逆时针转过后,终边交单位圆于,
,且,求得,
则,,
则,
即.
(3)若两点的纵坐标分别为正数,可得角和角一个在第一象限,另一个在第二象限,
不妨假设在第一象限,则在第二象限,
根据题意可得,,且,,
,,
,
即可得,
平方可得,当且仅当时,取等号.
,当且仅当时,取等号,
故当时,取得最大值为.
一、单选题
1.(23-24高一下·上海黄浦·期末)若对任意实数x都有,则角的终边在( ).
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
【答案】D
【难度】0.85
【知识点】由三角函数式的符号确定角的范围或象限、逆用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】利用辅助角公式先化简,然后再根据正弦值余弦值的正负判断象限即可.
【详解】,
,
因为,所以角的终边在第四象限.
故选:D.
2.(23-24高一下·上海·期末)在中,,则( )
A. B. C.或 D.以上答案均不正确
【答案】B
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】由求解.
【详解】解:因为,所以,则,
又因为,所以或,
若,则,与三角形内角和定理相矛盾,
所以,则,
所以
,
故选:B
3.(23-24高一下·上海黄浦·期中)下列命题中,真命题的个数为( )
①若角的终边经过点,则;
②同时满足的角
③不存在角和使得等式成立;
④任意的角和都满足等式
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】A
【难度】0.65
【知识点】由终边或终边上的点求三角函数值、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】根据三角函数定义判断A,举反例判断BC,结合两角和差余弦公式判断D.
【详解】①当时,,①错误;
②同时满足的角,②错误;
③当,
故存在角和使得等式成立,③错误
④正确,过程如下:
故选:A.
二、填空题
4.(23-24高一下·上海·期中)化简: .
【答案】/
【难度】0.94
【知识点】逆用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】由正弦函数的和差角公式,代入计算,即可求解.
【详解】.
故答案为:
5.(23-24高一下·上海黄浦·期末)若,则 .
【答案】3
【难度】0.85
【知识点】用和、差角的正切公式化简、求值、用和、差角的余弦公式化简、求值、正、余弦齐次式的计算
【分析】根据两角和与差的余弦公式,再进行弦化切即可得到答案.
【详解】.
故答案为:3.
6.(23-24高一下·上海静安·期末)已知角的终边经过点,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】诱导公式二、三、四、用和、差角的正切公式化简、求值
【分析】求出,根据的范围可得答案.
【详解】角的终边经过点,
可得,
因为,,所以,
可得.
故答案为:.
7.(23-24高一下·上海·期中)将化成(其中,)的形式为 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】逆用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】逆用两角差的正弦公式即可得解.
【详解】
.
故答案为:
8.(23-24高一下·上海·期中)若,且为第三象限的角,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】已知弦(切)求切(弦)、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】首先由同角三角函数的基本关系求出、,再由两角和的正弦公式计算可得.
【详解】因为且为第三象限的角,
即,解得(舍去)或,
所以
.
故答案为:
9.(23-24高一下·上海·期中)已知,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】用和、差角的正弦公式化简、求值、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知弦(切)求切(弦)、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】根据两角和的正弦、余弦公式计算可得,结合与求得,利用计算即可求解.
【详解】由,
得,
所以,又,
所以,又,
得,
所以.
故答案为:
10.(23-24高一下·上海金山·期末)设为锐角,且,则 .
【答案】
【难度】0.85
【知识点】利用平方关系求参数、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦
【分析】根据题意,两边平方再相加,结合同角基本关系式、和角的余弦公式求解.
【详解】根据题意,,
所以,
即,
两式相加,得,
所以.
故答案为:
11.求值: .
【答案】/
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值、求15°等特殊角的正切
【分析】把转化成,利用两角和公式展开后化简整理,最后根据正切的两角和公式求得答案.
【详解】解:原式
,
,
原式
故答案为:.
12.(23-24高一下·上海宝山·期末)已知,,,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】给值求值型问题、用和、差角的正弦公式化简、求值、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系
【分析】结合所给角的象限与余弦值,可得其 正弦值,再利用两角差的正弦公式计算即可得.
【详解】由,,,则,
则,,
.
故答案为:.
13.(23-24高一下·上海·期中)已知,,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的正弦公式化简、求值、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】利用同角公式及和角的正弦公式计算即可.
【详解】由,,得,
所以.
故答案为:
14.(22-23高一下·上海长宁·期末)已知,,,,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】由同角三角函数的基本关系求出,再由两角和的余弦公式求解即可.
【详解】因为,,所以,
因为,,所以,
.
故答案为:.
15.(23-24高一下·上海·期中)已知,,,,则 .(结果用反三角表示)
【答案】
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的余弦公式化简、求值、已知正(余)弦求余(正)弦、已知三角函数值求角
【分析】根据给定条件,利用同角公式、差角的余弦公式求出即可.
【详解】由,,得,而,
则,,,
又,则,
因此
,
所以.
故答案为:
16.(23-24高一下·上海·期中)已知,,,,则 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】已知正(余)弦求余(正)弦、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】先利用已知条件和同角三角函数的基本关系求出,然后利用两角和的余弦公式求解.
【详解】因为,,,,
所以,,
所以
.
故答案为:
17.(22-23高一下·上海静安·期末)已知点的坐标为,将绕坐标原点顺时针旋转至.则点的坐标为 .
【答案】
【难度】0.65
【知识点】利用定义求某角的三角函数值、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦
【分析】根据题意,设以为中终边的角为,以为终边的角为,然后结合三角函数的定义以及正余弦的和差角公式,代入计算,即可得到结果.
【详解】设以为中终边的角为,则由三角函数的定义可知,,
由题意,以为终边的角为,
且,
,
且,
则点的横坐标为,纵坐标为.
即点的坐标为.
故答案为:
18.(23-24高一上·海南海口·期末)已知,,则 .
【答案】/
【难度】0.4
【知识点】已知弦(切)求切(弦)、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】利用正弦的和差公式及同角三角函数的商数关系计算即可
【详解】由题意可知
,
即,
由题意可知,
则.
故答案为:
【点睛】方法点睛:三角恒等变换化简求值问题需要注意已知角与未知角的关系,利用合理的配凑即可处理.本题已知及与的关系,所以构造,利用整体思想凑出未知式计算即可.
三、解答题
19.(23-24高一下·上海·期中)(1)化简
(2)已知,求的值
【答案】(1)0;(2).
【难度】0.85
【知识点】已知弦(切)求切(弦)、正、余弦齐次式的计算、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】(1)根据两角差的正弦公式和两角和的余弦公式即可求解.
(2)分式分子分母同时除以即弦化切即可计算求解.
【详解】(1)
.
(2)因为,
所以.
20.(1)求值;
(2)求值.
【答案】(1);(2).
【难度】0.65
【知识点】逆用和、差角的正切公式化简、求值、求15°等特殊角的正切、用和、差角的正弦公式化简、求值、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】(1)根据两角和的正切公式的逆运用化简即可得出答案;
(2)根据结合两角和的正余弦公式计算,再结合两角差的正切公式即可得解.
【详解】(1)原式
.
(2)原式=
21.(1)上课不认真听讲的某同学将两角和的余弦定理错误地记忆为:,老师给定了和值,该同学用错误的公式计算的值,结果居然与正确答案相同,请问:老师给出的和值分别是什么?(请写出至少三组答案)
(2)有了上次侥幸的喜悦后,该同学继续我行我素,又想当然的认为,请问:是否存在某些和,可以让该同学继续“混对”答案?若存在和,请求出,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)或,等;(2)不存在和能让该同学能继续“混对”.
【难度】0.65
【知识点】逆用和、差角的正切公式化简、求值、用和、差角的余弦公式化简、求值
【分析】(1)化简即得解;
(2)化简已知得,即得解.
【详解】解:由,
错误公式得,
当时,,
得,
所以或.
所以老师给出的可能是等.
【点睛】解:因为,
若该同学能继续“混对”,则,得到,显然无解,则不存在和能让该同学能继续“混对”.
22.求证:
(1);
(2)在非直角三角形ABC中,
【答案】(1)证明见解析;
(2)证明见解析.
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的正切公式化简、求值、三角函数恒等式的证明——同角三角函数基本关系
【分析】(1)先把等式左边切化弦,再借助立方和公式分解化简从而得证;
(2) 借助得到,再利用和角正切公式展开整理即可得证.
【详解】(1)左边
=右边
故.
(2)
又
故.
23.已知,,均为锐角.
(1)求;
(2)求
【答案】(1);(2).
【难度】0.65
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的正切
【分析】(1)根据,利用两角差的正切 公式求得结果.
(2)求得得,由 求出结果.
【详解】(1)
(2),,
又 ,
24.已知
(1)求
(2)化简并求值:
【答案】(1),;
(2).
【难度】0.65
【知识点】正、余弦齐次式的计算、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系、三角函数的化简、求值——诱导公式、用和、差角的正弦公式化简、求值
【分析】(1)由已知等式求出,再利用齐次式法求值即得.
(2)利用诱导公式、商数关系及和角的正弦公式化简,再利用齐次式法求值即得.
【详解】(1)由,得,解得,
.
(2)由(1)知,,
所以
.
25.已知函数.
(1)若,为锐角,,,求的值;
(2)函数,若存在,成立,求实数的最大值.
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】函数不等式能成立(有解)问题、基本不等式求和的最小值、用和、差角的余弦公式化简、求值、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系
【分析】(1)利用同角三角函数基本关系求出,, ,利用求解即可
(2)设,则不等式可化为. 求出的最大值即可.
【详解】(1)因为,且为锐角,所以,.
因为,所以.
因为,为锐角,所以,所以.
所以
.
(2).
因为存在,成立,
所以成立,
即成立.
设,则,所以,则.
因为,当且仅当时,等号成立,
所以,故的最大值为.
26.(23-24高一下·上海·期中)如图所示,在平面直角坐标系中,以正半轴为始边作两个锐角,它们的终边分别与单位圆交于两点,已知的横坐标分别为.
(1)求的值;
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】由终边或终边上的点求三角函数值、三角函数的化简、求值——同角三角函数基本关系、用和、差角的余弦公式化简、求值、用和、差角的正切公式化简、求值
【分析】(1)根据题意,利用三角函数的定义的,再利用三角函数的基本关系式,求得,结合两角差的余弦公式,即可求解;
(2)由(1)求得,结合两角和的正切公式,即可求解.
【详解】(1)解:因为点的横坐标分别为,
由三角函数的定义,可得,
因为角为锐角,可得,
则.
(2)解:由(1)知,且,
可得,所以.
27.设点P是以原点为圆心的单位圆上的一个动点,它从初始位置出发,沿单位圆按顺时针方向转动角后到达点,然后继续沿着单位圆按顺时针方向转动角到达点,若点的纵坐标为,求点的坐标.
【答案】
【难度】0.65
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知正(余)弦求余(正)弦、利用定义求某角的三角函数值
【分析】由三角函数的定义可得,利用两角差的正弦、余弦公式可求得、的值,即可得出点的坐标.
【详解】由三角函数的定义可知,点的纵坐标为,即,
故.因为,则,
若,则,不符合题意;
若,则,符合题意.
故.所以.
所以.
.
而,
所以点的坐标为.
28.(22-23高一下·上海嘉定·期中)(1)已知,,求;
(2)已知,且,,用,表示,求.
【答案】(1);(2),.
【难度】0.65
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】(1)利用同角三角函数的基本关系求出的值,再利用两角差的正弦公式可求得的值;
(2)求出、的取值范围,利用同角三角函数的基本关系求出、的值,用、表示出,利用两角和的余弦公式可求得的值.
【详解】解:(1)因为,,则,
因此,;
(2)因为,则,,
因为,,
则,
,
因为,
所以,
.
29.(22-23高一下·上海嘉定·期中)(1)已知,,且及都是锐角.求的值;
(2)在中,已知与是方程的两个根.求.
【答案】(1);(2)1
【难度】0.65
【知识点】用和、差角的正切公式化简、求值、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦、已知正(余)弦求余(正)弦
【分析】(1)根据平方公式分别求解,再利用和差角公式求解即可得的值;
(2)根据方程的根又韦达定理可得,利用三角形内角和与两角和差的正切公式即可求的值.
【详解】(1)已知,,且及都是锐角,
所以,,
所以
又,所以,故;
(2)因为与是方程的两个根
所以
在中,,
所以.
30.已知.
(1)求的值;
(2)求.
【答案】(1)
(2)
【难度】0.65
【知识点】已知两角的正、余弦,求和、差角的正弦、已知两角的正、余弦,求和、差角的余弦
【分析】(1)由题意利用同角三角函数的基本关系,两角差的正弦公式,求得的值.
(2)根据(1)求出,利用角的范围确定的值.
【详解】(1)因为,所以,,
所以
则;
(2)因为所以,
由(1)可得,
故.
31.(23-24高一下·上海杨浦·期中)若定义域为的函数满足:对于任意,都有,则称函数具有性质P
(1)判断函数是否具有性质P,并说明理由;
(2)若函数具有性质P,求出和的值
(3)若函数具有性质P,且当时,,求方程的解的个数
【答案】(1)不具有,理由见解析;
(2);
(3)2个
【难度】0.4
【知识点】用和、差角的正弦公式化简、求值、求函数零点或方程根的个数、函数新定义
【分析】(1)由新定义知识判断即可;
(2)结合新定义及取特殊值求解即可;
(3)当时,,再结合函数的图象进行求解.
【详解】(1)令,
故,
则不具有性质P.
(2)若函数具有性质P,
则,
又,则取,有,
,
则有,
即,
,
又.
(3)
当时,
具体如图所示
则方程的解的个数为2个.
【点睛】关键点点睛:第三问中,要求出当时函数解析式,并画出函数的图象进行求解,要充分利用.
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第04讲 两角和与差的余弦、正弦和正切公式
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理(吃透教材)
模块三 核心考点举一反三
模块四 小试牛刀过关测
1.了解两角差的余弦公式的推导过程.(重点)
2.理解用向量法导出公式的主要步骤.(难点)
3.熟记两角差的余弦公式的形式及符号特征,并能利用该公式进行求值、计算.(重点、易混点)
知识点01两角和与差的余弦
设、为任意给定的两个角,把它们的定点置于平面直接坐标系的原点,始边与轴的正半轴重合,而它们的终边分别于单位圆交于、两点. 点、的坐标分别为、.
下面考虑角的余弦. 为此把角、的终边及都绕原点旋转角,它们分别交单位圆于点及. 由于都转动了角,因此也可以是一个以射线为始边、以射线为终边的角,而点的坐标是,点的坐标是.
根据两点间的距离公式,在左图中,有
在右图中,有
因为将射线、同时绕原点旋转角,就分别得到射线、,所以,
从而得到,即.
这个式子对任意给定的角和都成立,称为两角差的余弦公式.
在两角差的余弦公式中,用代换,就可得到两角和的余弦公式:
.
这样,我们就得到两角和与差的余弦公式
,
.
简记作 .
知识点02两角和与差的正弦
根据两角差的余弦公式和诱导公式,就可以得到两角和的正弦公式. 事实上,
将上式中的用代换,就可以得到两角差的正弦公式
.
这样,我们得到两角和与差的正弦公式
,
.
简记作 .
知识点03两角和与差的正切
根据两角和的正弦、余弦公式,就可以得到两角和的正切公式. 事实上,
.
将上式中的用代换,就得到两角差的正切公式
.
这样,我们得到两角和与差的正切公式
,
.
简记作
.
知识点04辅助角公式
.
注意到为单位圆上的一点,由正弦及余弦的定义,存在唯一的角,使得
,,
于是有
.
此公式我们称之为辅助角公式.
题型一:求15°角的三角比
1.( ).
A. B. C. D.
2.计算下列三角比的值.
; .
3.求值: .
4.已知角的终边经过点,则的值为( )
A. B. C. D.0
5.(2023高一上·全国·专题练习)利用和(差)公式,求下列各式的值
(1) (2)
(3) (4)
题型二:利用两角和与差公式化简求值
1.(23-24高一下·上海杨浦·期中)已知,则的值是 .
2.(23-24高一下·上海·阶段练习)在中,若,,则 .
3.(23-24高一下·上海·阶段练习)设甲命题为:,乙命题为:,则甲是乙的( )
A.充分非必要条件 B.必要非充分条件
C.充要条件 D.既非充分又非必要条件
4.(23-24高一下·上海闵行·阶段练习)已知,则是( )
A.第一象限角 B.第二象限角 C.第三象限角 D.第四象限角
5.(23-24高一下·上海嘉定·阶段练习)(1)化简:
(2)证明恒等式:
6.(23-24高一下·上海·阶段练习)设点的坐标为,是坐标原点,点绕着点顺时针旋转后得到,则的坐标为( )
A. B.
C. D.
题型三:逆用两角和与差公式化简求值
1.(22-23高一下·上海长宁·期末)已知锐角、满足,,求的值.
2.(24-25高一上·上海·课前预习)化简 .
3.(22-23高一下·上海黄浦·期末)已知是锐角,且,则 .
4.(23-24高一·上海·课堂例题)化简:
(1);
(2).
5.(23-24高一·上海·课堂例题)已知,.求.
6.(23-24高一·上海·课堂例题)已知,.求.
7.(23-24高一下·上海·期末)假设实数满足,,,则的取值( )
A.是唯一确定的 B.不唯一,但有限多
C.有无穷多 D.不存在符合题意的
8.求值: .
9.已知是方程的两根,求的值.
题型四:给值求角型问题
1.(23-24高一下·上海·期中)已知、为锐角,,,则 .
2.(23-24高一下·上海·阶段练习)已知,其中.求:
(1)的值;
(2)求角的值
题型五:给值求值型问题
1.(23-24高一下·上海徐汇·期中)已知是第一象限角,是第四象限角,且满足,则
2.(23-24高一上·上海·期末)已知为锐角,,则 .
3.(24-25高一上·上海·课后作业)已知,,则 .
4.(22-23高一下·上海浦东新·阶段练习)若,,,,则
5.(22-23高一下·上海虹口·期中)若方程的两根为与,则 .
题型六:借助辅助角公式求值
1.(23-24高一下·上海静安·期末)化简下列各式:
(1);
(2).
2.(23-24高一下·上海金山·期末)已知函数在时取得最大值,则 .
3.(23-24高一下·上海·期中)已知函数,,设,.
(1)若,试求,;
(2)若,试求,;
(3)若,且,试确定整数的最大值.
题型七:两角和与差综合应用
1.(23-24高一下·上海·阶段练习)(1)已知,且,求的值;
(2)已知,求的值.
2.(2024高一下·上海·专题练习)在平面直角坐标系中,已知锐角的终边与单位圆交点的纵坐标为,锐角的终边与单位圆交点的横坐标为.
(1)求和的值;
(2)求的值.
3.(23-24高一下·上海松江·期末)如图,某体育公园广场放置着一块高为3米的大屏幕滚动播放各项体育赛事,大屏幕下端离地面高度3.5米,若小明同学的眼睛离地面高度1.5米,则为了获得最佳视野(最佳视野指看到大屏幕的上下夹角最大),小明应在距离大屏幕所在的平面 米处观看?(精确到0.1米).
4.(23-24高一下·上海徐汇·期中)如图所示,已知线段是直角三角形与直角三角形的公共斜边,且满足,则 .
5.(23-24高一下·上海闵行·阶段练习)已知点的坐标为,将绕坐标原点逆时针旋转至,则点的坐标为 .
6.(24-25高一上·上海·课后作业)如图,在中,,,,.
(1)若,,求的长,由此推出的值;
(2)设,(、、均为锐角),试由图推出求的公式.
7.(22-23高一下·安徽·阶段练习)已知函数.
(1)求函数的解析式;
(2)若关于x的方程在内有两个不相等的实数根,求证:.
8.(23-24高一下·上海·阶段练习)人脸识别技术在各行各业的应用改变着人类的生活,所谓人脸识别,就是利用计算机分析人脸视频或者图像,并从中提取出有效的识别信息,最终判别对象的身份,在人脸识别中为了检测样本之间的相似度主要应用距离的测试,常用测量距离的方式有曼哈顿距离和余弦距离.若二维空间有两个点,,则曼哈顿距离为:,余弦相似度为:,余弦距离为
(1)若,,求A,B之间的曼哈顿距离和余弦距离;
(2)已知,,,若,,求的值
(3)已知,、,,若,,求、之间的曼哈顿距离.
9.(22-23高一下·上海松江·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知是第二象限角,其终边上有一点.
(1)若将角绕原点逆时针转过后,终边交单位圆于,求的值;
(2)若,求x;
(3)在(2)的条件下,将OP绕坐标原点顺时针旋转至,求点的坐标.
10.(23-24高一下·上海·阶段练习)在平面直角坐标系中,任意角,的终边交单位圆(圆心在坐标原点于,两点.
(1)若为锐角,且,求的值
(2)若角为锐角,且终边绕原点逆时针转过后,终边交单位圆于,求的值;
(3)若两点的纵坐标分别为正数,且,求的最大值.
一、单选题
1.(23-24高一下·上海黄浦·期末)若对任意实数x都有,则角的终边在( ).
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
2.(23-24高一下·上海·期末)在中,,则( )
A. B. C.或 D.以上答案均不正确
3.(23-24高一下·上海黄浦·期中)下列命题中,真命题的个数为( )
①若角的终边经过点,则;
②同时满足的角
③不存在角和使得等式成立;
④任意的角和都满足等式
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
二、填空题
4.(23-24高一下·上海·期中)化简: .
5.(23-24高一下·上海黄浦·期末)若,则 .
6.(23-24高一下·上海静安·期末)已知角的终边经过点,则 .
7.(23-24高一下·上海·期中)将化成(其中,)的形式为 .
8.(23-24高一下·上海·期中)若,且为第三象限的角,则 .
9.(23-24高一下·上海·期中)已知,则 .
10.(23-24高一下·上海金山·期末)设为锐角,且,则 .
11.求值: .
12.(23-24高一下·上海宝山·期末)已知,,,则 .
13.(23-24高一下·上海·期中)已知,,则 .
14.(22-23高一下·上海长宁·期末)已知,,,,则 .
15.(23-24高一下·上海·期中)已知,,,,则 .(结果用反三角表示)
16.(23-24高一下·上海·期中)已知,,,,则 .
17.(22-23高一下·上海静安·期末)已知点的坐标为,将绕坐标原点顺时针旋转至.则点的坐标为 .
18.(23-24高一上·海南海口·期末)已知,,则 .
三、解答题
19.(23-24高一下·上海·期中)(1)化简
(2)已知,求的值
20.(1)求值;
(2)求值.
21.(1)上课不认真听讲的某同学将两角和的余弦定理错误地记忆为:,老师给定了和值,该同学用错误的公式计算的值,结果居然与正确答案相同,请问:老师给出的和值分别是什么?(请写出至少三组答案)
(2)有了上次侥幸的喜悦后,该同学继续我行我素,又想当然的认为,请问:是否存在某些和,可以让该同学继续“混对”答案?若存在和,请求出,若不存在,请说明理由.
22.求证:
(1);
(2)在非直角三角形ABC中,
23.已知,,均为锐角.
(1)求;
(2)求
24.已知
(1)求
(2)化简并求值:
25.已知函数.
(1)若,为锐角,,,求的值;
(2)函数,若存在,成立,求实数的最大值.
26.(23-24高一下·上海·期中)如图所示,在平面直角坐标系中,以正半轴为始边作两个锐角,它们的终边分别与单位圆交于两点,已知的横坐标分别为.
(1)求的值;
(2)求的值.
27.设点P是以原点为圆心的单位圆上的一个动点,它从初始位置出发,沿单位圆按顺时针方向转动角后到达点,然后继续沿着单位圆按顺时针方向转动角到达点,若点的纵坐标为,求点的坐标.
28.(22-23高一下·上海嘉定·期中)(1)已知,,求;
(2)已知,且,,用,表示,求.
29.(22-23高一下·上海嘉定·期中)(1)已知,,且及都是锐角.求的值;
(2)在中,已知与是方程的两个根.求.
30.已知.
(1)求的值;
(2)求.
31.(23-24高一下·上海杨浦·期中)若定义域为的函数满足:对于任意,都有,则称函数具有性质P
(1)判断函数是否具有性质P,并说明理由;
(2)若函数具有性质P,求出和的值
(3)若函数具有性质P,且当时,,求方程的解的个数
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