问题 解答题

由倍角公式cos2x=2cos2x-1,可知cos2x可以表示为cosx的二次多项式.

对于cos3x,我们有

cos3x=cos(2x+x)=cos2xcosx-sin2xsinx

=(2cos2x-1)cosx-2(sinxcosx)sinx

=2cos3x-cosx-2(1-cos2x)cosx

=4cos3x-3cocs.

可见cos3x可以表示为cosx的三次多项式.

一般地,存在一个n次多项式Pn(t),使得cosnx=Pn(cosx),这些多项式Pn(t)称为切比雪夫(P.L.Tschebyscheff)多项式.

(1)请尝试求出P4(t),即用一个cosx的四次多项式来表示cos4x.

(2)化简cos(60°-θ)cos(60°+θ)cosθ,并利用此结果求sin20°sin40°sin60°sin80°的值.

答案

(1)由于cos4x=cos(2x+2x)=cos22x-sin22x

=(2cos2x-1)2-(2sinxcosx)2

=4cos4x-4cos2x+1-4sin2cos2x

=4cos4x-4cos2x+1-4(1-cos2x)cos2x

=8cos4x-8cos2x+1(3分)

(2)cos(60°-θ)cos(60°+θ)cosθ=(

1
2
cosθ+
3
2
sinθ)(
1
2
cosθ-
3
2
sinθ)cosθ

=(

1
4
cos2θ-
3
4
sin2θ)cosθ=
1
4
(4cos2θ-3)cosθ
=
1
4
cos3θ
(7分)

∵sin20°sin40°sin60°sin80°=cos70°cos50°cos30°cos10°

=

3
2
cos10°cos(60°-10°)cos(60°+10°)=
3
2
×
1
4
cos30°
=
3
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