1984 AIME 第 13 题

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13.

求下式的值:10cot⁡(cot⁡−13+cot⁡−17+cot⁡−113+cot⁡−121)。 \begin{aligned} 10\cot\bigl(&\cot^{-1}3+\cot^{-1}7\\ &{}+\cot^{-1}13+\cot^{-1}21\bigr) \end{aligned}\text{。}

Find the value of 10cot⁡(cot⁡−13+cot⁡−17+cot⁡−113+cot⁡−121). \begin{aligned} 10\cot\bigl(&\cot^{-1}3+\cot^{-1}7\\ &{}+\cot^{-1}13+\cot^{-1}21\bigr). \end{aligned}

答案:15
知识点:三角恒等式代数变形
难度评级:2280
小提示:

使用 cot⁡(α+β)=cot⁡αcot⁡β−1cot⁡α+cot⁡β\cot(\alpha+\beta)=\frac{\cot\alpha\cot\beta-1}{\cot\alpha+\cot\beta}

Use cot⁡(α+β)=cot⁡αcot⁡β−1cot⁡α+cot⁡β\cot(\alpha+\beta)=\frac{\cot\alpha\cot\beta-1}{\cot\alpha+\cot\beta}

大提示:

从左到右,每次合并两个反余切角

Combine the four inverse-cotangent angles two at a time from left to right

解答:

令 α=cot⁡−13+cot⁡−17\alpha=\cot^{-1}3+\cot^{-1}7。由余切加法公式可得 cot⁡α=3⋅7−13+7=2。 \begin{aligned} \cot\alpha&=\frac{3\cdot7-1}{3+7}\\ &=2 \end{aligned}\text{。}再与下一个角合并,得到 2⋅13−12+13=53, \frac{2\cdot13-1}{2+13}=\frac53\text{,}最后与第四个角合并,得到 (53)⋅21−153+21=32。 \frac{(\frac{5}{3})\cdot21-1}{\frac{5}{3}+21}=\frac32\text{。}乘以 1010,结果为 1515。

Let α=cot⁡−13+cot⁡−17.\alpha=\cot^{-1}3+\cot^{-1}7. The cotangent addition formula gives cot⁡α=3⋅7−13+7=2. \begin{aligned} \cot\alpha&=\frac{3\cdot7-1}{3+7}\\ &=2. \end{aligned} Combining the next angle gives 2⋅13−12+13=53, \frac{2\cdot13-1}{2+13}=\frac53, and combining the last gives (53)⋅21−153+21=32. \frac{(\frac{5}{3})\cdot21-1}{\frac{5}{3}+21}=\frac32. Multiplying by 1010 yields 15.15.

第 12 题#12
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