问题 解答题

已知f(θ)=sin2θ+sin2(θ+α)+sin2(θ+β),其中α,β为参数,且0≤α<β≤π.若f(θ)是一个与θ无关的定值,试确定其中的参数α,β的值.

答案

由题意得,f(θ)=

1-cos2θ
2
+
1-cos(2θ+2α)
2
+
1-cos(2θ+2β)
2

=

3
2
-
1
2
[cos2θ+cos(2θ+2α)+cos(2θ+2β)]

=

3
2
-
1
2
(cos2θ+cos2θcos2α-sin2θsin2α+cos2θcos2β-sin2θsin2β)

=

3
2
-
1
2
[cos2θ(1+cos2α+cos2β)-sin2θ(sin2α+sin2β)]

∵f(θ)是一个与θ无关的定值,

1+cos2α+cos2β=0
sin2α+sin2β=0
,即
cos2α+cos2β=-1
sin2α+sin2β=0

两式平方相加得,2+2(cos2αcos2β+sin2αsin2β)=1

得cos(2α-2β)=-

1
2

∵0≤α<β≤π,∴-2π≤2α-2β<0,

则2α-2β=-

3
-
3
,即α-β=-
π
3
-
3
,①

由sin2α+sin2β=0得,sin2α=-sin2β,

∵0≤α<β≤π,∴2α=2π-2β或2α=π-(2π-2β),

即α+β=π或α-β=-

π
2
     ②

若α-β=-

π
3
时,只能满足②α+β=π,解得α=
π
3
β=
3

若α-β=-

3
时,只能满足②α+β=π,解得α=
π
6
β=
6

代入检验,α=

π
6
β=
6
不满足1+cos2α+cos2β=0,故舍去,

综上得,α=

π
3
β=
3

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