Олимпиадные задачи из источника «глава 8. Алгебра + геометрия» - сложность 2 с решениями

<b>Теорема синусов и первая теорема косинусов для трехгранного угла.</b>Пусть имеется трехгранный угол с плоскими углами$\alpha$,$\beta$,$\gamma$и противолежащими им двугранными углами<i>A</i>,<i>B</i>,<i>C</i>. Для него справедлива теорема синусов (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161247">8.7</a>) и две теоремы косинусов (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161247">8.6</a>), (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161248">8.8</a>) (смотрите ниже). После того, как одна из этих теорем доказана, другие могут быть получены путем алгебраических преобразований. Отвлечемся от геометрической природы задачи и предположим, что просто даны равенства<div align="CENTER"> <!...

<b>Теорема косинусов.</b>Докажите, что соотношения (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161244">8.4</a>) равносильны системе<div align="CENTER"> <!-- MATH \begin{equation} \begin{array}{c}a^2=b^2+c^2-2bc\cos\alpha,\ b^2=a^2+c^2-2ac\cos\beta,\c^2=a^2+b^2-2ab\cos\gamma, \end{array} \end{equation} --> <table cellpadding="0" width="100%" align="CENTER"> <tr valign="MIDDLE"> <td nowrap align="CENTER"><table> <tr valign="MIDDLE"><td align="CENTER"><i>a</i>² = <i>b</i>² + <i>c</i>² - 2<i>bc</i> cos$\displaystyle \alpha$...

Покажите, что из соотношений (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161244">8.4</a>) и дополнительных условий0 <$\alpha$<$\pi$,0 <$\beta$<$\pi$,0 <$\gamma$<$\pi$,<i>a</i>> 0,<i>b</i>> 0,<i>c</i>> 0 следуют равенства (<a href="https://mirolimp.ru/tasks/161244">8.3</a>).

<b>Теорема синусов.</b>Докажите, что из равенств<div align="CENTER"> <!-- MATH \begin{equation} \frac{a}{\sin\alpha}=\frac{b}{\sin\beta}=\frac{c}{\sin\gamma},\quad \alpha+\beta+\gamma=\pi \end{equation} --> <table cellpadding="0" width="100%" align="CENTER"> <tr valign="MIDDLE"> <td nowrap align="CENTER">$\displaystyle {\frac{a}{\sin\alpha}}$ = $\displaystyle {\frac{b}{\sin\beta}}$ = $\displaystyle {\frac{c}{\sin\gamma}}$,    $\displaystyle \alpha$ + $\displaystyle \beta$ + $\displaystyle \gamma$ = $\displaystyle \pi$</td> <td nowrap width="10" align="RIGHT"> (8.3)</td></tr> </table></div><br clear="ALL">следует:<...

Вычислите<div align="CENTER"> sin$\displaystyle \left(\vphantom{2\hbox{\rm arctg\ }\frac{1}{5}-\hbox{\rm arctg\ }\frac{5}{12}}\right.$2<i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{5}}$ - <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{5}{12}}$$\displaystyle \left.\vphantom{2\hbox{\rm arctg\ }\frac{1}{5}-\hbox{\rm arctg\ }\frac{5}{12}}\right)$. </div>

Докажите, что при0$\leqslant$$\varphi$$\leqslant$${\frac{\pi}{2}}$выполняется неравенство<div align="CENTER"> cos sin$\displaystyle \varphi$ > sin cos$\displaystyle \varphi$. </div>

Найдите соотношение междуarcsin cos arcsin <i>x</i>иarccos sin arccos <i>x</i>.

Докажите, что если 0 <<i>x</i>< 1 и<div align="CENTER"> $\displaystyle \alpha$ = 2<i>arctg</i> $\displaystyle {\frac{1+x}{1-x}}$,    $\displaystyle \beta$ = <i>arctg</i> $\displaystyle {\frac{1-x^2}{1+x^2}}$, </div>то$\alpha$+$\beta$=$\pi$.

Докажите равенство:<div align="CENTER"> arcsin <i>x</i> + arcsin <i>y</i> = $\displaystyle \eta$arcsin(<i>x</i>$\displaystyle \sqrt{1-y^2}$ + <i>y</i>$\displaystyle \sqrt{1-x^2}$) + $\displaystyle \varepsilon$$\displaystyle \pi$, </div>где$\eta$= 1,$\varepsilon$= 0, если<i>xy</i>< 0 или<i>x</i>²+<i>y</i>²$\leqslant$1;$\eta$= - 1,$\varepsilon$= - 1, если<i>x</i>²+<i>y</i>²> 1,<i>x</i>< 0,<i>y</i>< 0;$\eta$= - 1,$\varepsilon$= 1, если<i>x</i>²+<i>y</i>²> 1,<i>x...

Решите уравнение<div align="CENTER"> arcsin$\displaystyle {\dfrac{x^2-8}{8}}$ = 2 arcsin$\displaystyle {\dfrac{x}{4}}$ - $\displaystyle {\dfrac{\pi}{2}}$. </div>

Докажите, что при<i>x</i>> 1 выполняется равенство:<div align="CENTER"> 2<i>arctg</i> <i>x</i> + arcsin$\displaystyle {\frac{2x}{1+x^2}}$ = $\displaystyle \pi$. </div>

Докажите равенство:<div align="CENTER"> <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{3}}$ + <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{5}}$ + <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{7}}$ + <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{8}}$ = $\displaystyle {\frac{\pi}{4}}$. </div>

Докажите равенство:<div align="CENTER"> 4<i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{5}}$ - <i>arctg</i> $\displaystyle {\textstyle\frac{1}{239}}$ = $\displaystyle {\frac{\pi}{4}}$. </div>

Докажите, что имеют место следующие соотношения:<div align="CENTER"> <table> <tr valign="MIDDLE"><td align="CENTER">cos arcsin <i>x</i> = $\displaystyle \sqrt{1-x^2}$;    sin arccos <i>x</i> = $\displaystyle \sqrt{1-x^2}$;</td> </tr> <tr valign="MIDDLE"><td align="CENTER"><i>tg</i> <i>arcctg</i> <i>x</i> = $\displaystyle {\dfrac{1}{x}}$;    <i>ctg</i> <i>arctg</i> <i>x</i> = $\displaystyle {\dfrac{1}{x}}$;</td> </tr> <tr valign="MIDDLE"><td align="CENTER">cos <i>arctg</i> <i>x</i> = $\displaystyle {\dfrac{1}{\sqrt{1+x^2}}}$;    sin...

Решите систему:<div align="CENTER"> $\displaystyle \left{\vphantom{\begin{array}{c}x\sin\alpha+y\sin2\alpha+z\sin3... ...a,\ x\sin\gamma+y\sin2\gamma+z\sin3\gamma=\sin4\gamma. \end{array}}\right.$$\displaystyle \begin{array}{c}x\sin\alpha+y\sin2\alpha+z\sin3\alpha=\sin4\alpha... ...sin4\beta,\ x\sin\gamma+y\sin2\gamma+z\sin3\gamma=\sin4\gamma. \end{array}$ </div>

Пусть$\alpha$и$\beta$ — различные корни уравнения<i>a</i>cos <i>x</i>+<i>b</i>sin <i>x</i>=<i>c</i>. Докажите, что<div align="CENTER"> cos²$\displaystyle {\frac{\alpha-\beta}{2}}$ = $\displaystyle {\frac{c^2}{a^2+b^2}}$. </div>

Решите уравнение<i>tg</i> <i>x</i>+<i>tg</i> 2<i>x</i>+<i>tg</i> 3<i>x</i>+<i>tg</i> 4<i>x</i>= 0.

Решите уравнениеsin <i>x</i>+ sin 2<i>x</i>+ sin 3<i>x</i>= 0.

Решите уравнениеsin⁴<i>x</i>+ cos⁴<i>x</i>=<i>a</i>.

Найдите наибольшее и наименьшее значение функции<i>f</i>(<i>x</i>) = sin⁶<i>x</i>+ cos⁶<i>x</i>.

Докажите, что если сумма<div align="CENTER"> <i>a</i>₁cos($\displaystyle \alpha_{1}^{}$ + <i>x</i>) + <i>a</i>₂cos($\displaystyle \alpha_{2}^{}$ + <i>x</i>) +...+ <i>a</i>_ncos($\displaystyle \alpha_{n}^{}$ + <i>x</i>) </div>при<i>x</i>= 0 и<i>x</i>=<i>x</i>₁$\ne$<i>k</i>$\pi$(<i>k</i> — целое) обращается в ноль, то она равна нулю при всех<i>x</i>.

Рассмотрим функцию<i>f</i>(<i>x</i>) =<i>A</i>cos <i>x</i>+<i>B</i>sin <i>x</i>, где<i>A</i>и<i>B</i> — некоторые постоянные. Докажите, что если<i>f</i>(<i>x</i>) обращается в ноль при двух значениях аргумента<i>x</i>₁и<i>x</i>₂таких, что<i>x</i>₁-<i>x</i>₂$\ne$<i>k</i>$\pi$(<i>k</i> — целое), то функция<i>f</i>(<i>x</i>) равна нулю тождественно.

При каких целых значениях<i>n</i>функция<div align="CENTER"> <i>y</i> = cos <i>nx</i>^.sin$\displaystyle {\dfrac{5}{n}}$<i>x</i> </div>имеет период 3$\pi$?

Пустьcos <i>x</i>+ cos <i>y</i>=<i>a</i>,sin <i>x</i>+ sin <i>y</i>=<i>b</i>. Вычислите cos(<i>x</i>+<i>y</i>) и sin(<i>x</i>+<i>y</i>).

Найдите наибольшее и наименьшее значения функций а)<i>f</i>₁(<i>x</i>) =<i>a</i>cos <i>x</i>+<i>b</i>sin <i>x</i>; б)<i>f</i>₂(<i>x</i>) =<i>a</i>cos²<i>x</i>+<i>b</i>cos <i>x</i>sin <i>x</i>+<i>c</i>sin²<i>x</i>.