1991 AIME 第 9 题

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9.

已知 secx+tanx=227\sec x+\tan x=\frac{22}{7},且 cscx+cotx=mn\csc x+\cot x=\frac{m}{n},其中 mn\frac{m}{n} 为最简分数。求 m+nm+n

Suppose that secx+tanx=227\sec x+\tan x=\frac{22}{7} and that cscx+cotx=mn,\csc x+\cot x=\frac{m}{n}, where mn\frac{m}{n} is in lowest terms. Find m+n.m+n.

答案:44
知识点:三角恒等式代数变形分数
难度评级:2020
小提示:

u=secx+tanxu=\sec x+\tan x,则 secxtanx=1u\sec x-\tan x=\frac{1}{u}

If u=secx+tanxu=\sec x+\tan x, then secxtanx=1u\sec x-\tan x=\frac{1}{u}

大提示:

cscx+cotx\csc x+\cot x 改写为 secx+1tanx\frac{\sec x+1}{\tan x}

Rewrite cscx+cotx\csc x+\cot x as secx+1tanx\frac{\sec x+1}{\tan x}

解答:

u=secx+tanx=227u=\sec x+\tan x=\frac{22}{7}。由于 secx+tanx\sec x+\tan xsecxtanx\sec x-\tan x 的乘积为 11secx=u+u12,tanx=uu12\begin{aligned}\sec x&=\frac{u+u^{-1}}2,\\\tan x&=\frac{u-u^{-1}}2\end{aligned}\text{。}此外,cscx+cotx=1+cosxsinx=secx+1tanx=u+1u1\begin{aligned}\csc x+\cot x&=\frac{1+\cos x}{\sin x}\\&=\frac{\sec x+1}{\tan x}\\&=\frac{u+1}{u-1}\end{aligned}\text{。}代入 u=227u=\frac{22}{7},得到 2915\frac{29}{15}。因此 m+n=29+15=44m+n=29+15=44

Let u=secx+tanx=227.u=\sec x+\tan x=\frac{22}{7}. Since secx+tanx\sec x+\tan x and secxtanx\sec x-\tan x have product 1,1, secx=u+u12,tanx=uu12.\begin{aligned}\sec x&=\frac{u+u^{-1}}2,\\\tan x&=\frac{u-u^{-1}}2.\end{aligned} Also cscx+cotx=1+cosxsinx=secx+1tanx=u+1u1.\begin{aligned}\csc x+\cot x&=\frac{1+\cos x}{\sin x}\\&=\frac{\sec x+1}{\tan x}\\&=\frac{u+1}{u-1}.\end{aligned} Substituting u=227u=\frac{22}{7} gives 2915.\frac{29}{15}. Thus m+n=29+15=44.m+n=29+15=44.

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