題目如下:
分析一下,這是餘弦函數的連乘形式。一個常規的處理方式是觀察角度之間的關係,然後嘗試積化和差之類的變形。
常規方法
注意到,四個角剛好是兩對互補角,即
根據誘導公式,有
這樣原式等於
遇到平方,常規思路:降冪公式
原式
對乘積,採用積化和差,可得
統一化成銳角,有原式
學過奧數的同學應該知道,72°-72°-36°或36°-36°-108°的三角形是黃金三角形,它們的腰長和底長的比值(或者比值的倒數)是黃金分割Φ≈1.618
如上圖,三角形ABC和三角形ADC、ABD都是黃金三角形,我們有
從而
也可以第一步直接運用積化和差:
類似還有其他的變形方法,殊途同歸,最後都一樣。
特殊方法
除了三角函數各種變形的方法,還有其他途徑的證明嗎?
發散思維,什麼時候會出現連乘?取對數,積變成和?指數,和變成積?因式分解?韋達定理......等等,韋達定理!
如果找到一個方程一元四次方程ax^4+bx^3+cx^2+dx+e=0,它的根恰好是cos(pi/10),cos(3pi/10),cos(7pi/10),cos(9pi/10)這四個數,那麼根據韋達定理,上面的乘積直接等於(-1)^4*e/a=e/a。所以關鍵是如何尋找這個方程。
注意到這四個角度,如果補上一個5pi/10的話,剛好形成一個等差數列,公差是3pi/10。五個角度值,乘以5看看:pi/2,3pi/2,5pi/2,7pi/2,9pi/2。有沒有什麼共性?它們都是pi的半整數倍,它們都是cos x的零點。它們都是方程cos x=0的根。
也就是,pi/10,3pi/10,5pi/10,7pi/10,9pi/10是方程 cos 5x=0 的根。
自然就想到了倍角公式:
令cos x=u,則所以cos(5pi/10)是u=0的根,cos(pi/10),cos(3pi/10),cos(7pi/10),cos(9pi/10)這四個數是後面16u^4-20u^2+5=0的根。
於是
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