157. Дано: \(\sin\alpha=\frac{5}{13}\), \(\alpha\) — угол II четверти.
Ответ: \[ \sin 2\alpha=-\frac{120}{169},\qquad \cos 2\alpha=\frac{119}{169},\qquad \operatorname{tg}2\alpha=-\frac{120}{119}. \]
Как решать:
- Во II четверти \(\cos\alpha<0\), поэтому \[ \cos\alpha=-\sqrt{1-\sin^2\alpha} =-\sqrt{1-\frac{25}{169}} =-\frac{12}{13}. \]
- Применяем формулы двойного угла: \[ \sin2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha =2\cdot\frac{5}{13}\cdot\left(-\frac{12}{13}\right) =-\frac{120}{169}. \] \[ \cos2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha =\frac{144}{169}-\frac{25}{169} =\frac{119}{169}. \] \[ \operatorname{tg}2\alpha= \frac{\sin2\alpha}{\cos2\alpha} =\frac{-120/169}{119/169} =-\frac{120}{119}. \]
158. Дано: \(\operatorname{tg}\alpha=\frac34\), \(180^\circ<\alpha<270^\circ\) — III четверть.
Ответ: \[ \sin2\alpha=\frac{24}{25},\qquad \cos2\alpha=\frac{7}{25},\qquad \operatorname{tg}2\alpha=\frac{24}{7}. \]
Как решать:
- В III четверти \(\sin\alpha<0\) и \(\cos\alpha<0\). Используем \[ 1+\operatorname{tg}^2\alpha=\frac1{\cos^2\alpha}. \] \[ 1+\frac{9}{16}=\frac{25}{16} \quad\Rightarrow\quad \cos^2\alpha=\frac{16}{25} \quad\Rightarrow\quad \cos\alpha=-\frac45. \]
- Тогда \[ \sin\alpha=\operatorname{tg}\alpha\cdot\cos\alpha =\frac34\cdot\left(-\frac45\right) =-\frac35. \]
- Формулы двойного угла: \[ \sin2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha =2\cdot\left(-\frac35\right)\left(-\frac45\right) =\frac{24}{25}. \] \[ \cos2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha =\frac{16}{25}-\frac{9}{25} =\frac{7}{25}. \] \[ \operatorname{tg}2\alpha=\frac{\sin2\alpha}{\cos2\alpha} =\frac{24}{7}. \]
Проверка для 158: по формуле \[ \operatorname{tg}2\alpha=\frac{2\operatorname{tg}\alpha}{1-\operatorname{tg}^2\alpha} =\frac{2\cdot\frac34}{1-\frac{9}{16}} =\frac{3/2}{7/16} =\frac{24}{7}. \] Всё сходится.
Главный принцип: сначала по четверти определяем знаки \(\sin\alpha\) и \(\cos\alpha\), затем подставляем их в формулы двойного угла.
