2023 AMC 12A 第 25 题

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25.

存在唯一的整数序列 a1a_1a2a_2a2023\cdots a_{2023},使得只要 tan2023x\tan 2023x 有定义,就有 tan2023x=a1tanx+a3tan3x+a5tan5x++a2023tan2023x1+a2tan2x+a4tan4x+a2022tan2022x \begin{gathered} \tan 2023x\\ {}=\tiny\dfrac{a_1\tan x+a_3\tan^3 x+a_5\tan^5 x+\cdots+a_{2023}\tan^{2023}x}{1+a_2\tan^2 x+a_4\tan^4 x\cdots+a_{2022}\tan^{2022}x} \end{gathered} a2023a_{2023}

There is a unique sequence of integers a1,a_1, a2,a_2, a2023\cdots a_{2023} such that tan2023x=a1tanx+a3tan3x+a5tan5x++a2023tan2023x1+a2tan2x+a4tan4x+a2022tan2022x \begin{gathered} \tan 2023x\\ {}=\tiny\dfrac{a_1\tan x+a_3\tan^3 x+a_5\tan^5 x+\cdots+a_{2023}\tan^{2023}x}{1+a_2\tan^2 x+a_4\tan^4 x\cdots+a_{2022}\tan^{2022}x} \end{gathered} whenever tan2023x\tan 2023x is defined. What is a2023?a_{2023}?

2023-2023

2022-2022

1-1

11

20232023

答案:C
知识点:棣莫弗定理二项式定理
难度评级:2650
小提示:

展开 (cosx+isinx)2023(\cos x+i\sin x)^{2023},并用 tan2023x=ImRe\tan 2023x=\dfrac{\operatorname{Im}}{\operatorname{Re}}

Expand (cosx+isinx)2023(\cos x+i\sin x)^{2023} and use tan2023x=ImRe\tan 2023x=\dfrac{\operatorname{Im}}{\operatorname{Re}}

大提示:

除以 cos2023x\cos^{2023}x 后,tan2023x\tan^{2023}x 的最高次系数为 (1)202312(20232023)(-1)^{\frac{2023-1}{2}}\binom{2023}{2023}

Dividing by cos2023x,\cos^{2023}x, the top coefficient of tan2023x\tan^{2023}x is (1)202312(20232023)(-1)^{\frac{2023-1}{2}}\binom{2023}{2023}

解答:

由 De Moivre 公式,(cosx+isinx)2023(\cos x+i\sin x)^{2023} =cos2023x+isin2023x=\cos 2023x+i\sin 2023x。展开左边并取虚部与实部之比,再把分子、分母同除以 cos2023x\cos^{2023}x,即可把 tan2023x\tan 2023x 写成题中关于 tanx\tan x 的有理函数。

系数 a2023a_{2023} 是分子中 tan2023x\tan^{2023}x 的系数,来自 k=2023k=2023 项:a2023=(1)202312(20232023)=(1)1011=1 \begin{gathered} a_{2023}=(-1)^{\frac{2023-1}{2}}\binom{2023}{2023}\\ {}=(-1)^{1011}\\ {}=-1 \end{gathered}\text{。}

所以正确答案是 C

By De Moivre, (cosx+isinx)2023(\cos x+i\sin x)^{2023} =cos2023x+isin2023x.=\cos 2023x+i\sin 2023x. Expanding the left side and taking the ratio of imaginary to real parts gives tan2023x\tan 2023x as the stated rational function of tanx\tan x after dividing numerator and denominator by cos2023x.\cos^{2023}x.

The coefficient a2023a_{2023} is the coefficient of tan2023x\tan^{2023}x in the numerator, which comes from the k=2023k=2023 term: a2023=(1)202312(20232023)=(1)1011=1. \begin{gathered} a_{2023}=(-1)^{\frac{2023-1}{2}}\binom{2023}{2023}\\ {}=(-1)^{1011}\\ {}=-1. \end{gathered}

Thus, the correct answer is C.

第 24 题#24
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