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배각과 반각Double & Half Angles · 문제집Worksheet

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문제Problem 1 몸풀기Warm-up

α\alpha가 1사분면의 각이고 sinα=35\sin\alpha = \dfrac35일 때, sin2α\sin 2\alpha를 구하여라.

With α\alpha in quadrant I and sinα=35\sin\alpha = \dfrac35, find sin2α\sin 2\alpha.

문제Problem 2 몸풀기Warm-up

cosα=13\cos\alpha = \dfrac13일 때, cos2α\cos 2\alpha를 구하여라 — 세 얼굴 중 어느 것을 쓰는 게 빠른가?

Given cosα=13\cos\alpha = \dfrac13, find cos2α\cos 2\alpha — which of the three faces is fastest?

문제Problem 3 몸풀기Warm-up

sin15°cos15°\sin 15° \cos 15°의 값을 구하여라.

Evaluate sin15°cos15°\sin 15° \cos 15°.

문제Problem 4 핵심Core

덧셈정리에서 배각 공식 세 개를 유도하고, cos2α\cos 2\alpha의 나머지 두 얼굴을 피타고라스로 끌어내어라.

Derive the three double-angle formulas from the addition formulas, then extract cos2α\cos 2\alpha's other two faces via Pythagoras.

문제Problem 5 핵심Core

반각 공식

sin2α2=1cosα2,cos2α2=1+cosα2\sin^2\frac\alpha2 = \frac{1 - \cos\alpha}{2}, \qquad \cos^2\frac\alpha2 = \frac{1 + \cos\alpha}{2}

를 유도하고, 제곱근을 벗길 때 부호를 정하는 기준을 밝혀라.

Derive the half-angle formulas

sin2α2=1cosα2,cos2α2=1+cosα2,\sin^2\frac\alpha2 = \frac{1 - \cos\alpha}{2}, \qquad \cos^2\frac\alpha2 = \frac{1 + \cos\alpha}{2},

and state the criterion for the sign when unrooting.

문제Problem 6 핵심Core

cos22.5°\cos 22.5°의 정확한 값을 구하여라.

Find the exact value of cos22.5°\cos 22.5°.

문제Problem 7 핵심Core

tanα=2\tan\alpha = 2일 때 tan2α\tan 2\alpha를 구하고, 결과가 음수인 이유를 그래프 감각으로 설명하여라.

Given tanα=2\tan\alpha = 2, find tan2α\tan 2\alpha and explain graphically why it is negative.

문제Problem 8 핵심Core

제곱 낮추기 sin2x=1cos2x2\sin^2 x = \dfrac{1 - \cos 2x}{2}를 사용해 y=sin2xy = \sin^2 x의 주기·중심선·진폭을 읽고, sinx|\sin x|의 주기가 π\pi였던 사실과 연결하여라.

Use power reduction sin2x=1cos2x2\sin^2 x = \dfrac{1 - \cos 2x}{2} to read the period, midline, and amplitude of y=sin2xy = \sin^2 x, connecting with the fact that sinx|\sin x| had period π\pi.

문제Problem 9 도전Challenge

포물체의 사거리가 R=v2gsin2θR = \dfrac{v^2}{g}\sin 2\theta 꼴일 때, (1)(1) 사거리를 최대로 하는 발사각과 (2)(2) 30°30°와 같은 사거리를 주는 다른 발사각을 구하여라.

With projectile range R=v2gsin2θR = \dfrac{v^2}{g}\sin 2\theta, find (1)(1) the launch angle maximizing range and (2)(2) the other launch angle matching 30°30°'s range.

문제Problem 10 도전Challenge

삼배각 공식

sin3α=3sinα4sin3α\sin 3\alpha = 3\sin\alpha - 4\sin^3\alpha

를 덧셈정리와 배각으로 유도하여라.

Derive the triple-angle formula

sin3α=3sinα4sin3α\sin 3\alpha = 3\sin\alpha - 4\sin^3\alpha

from the addition and double-angle formulas.

문제Problem 11 도전Challenge

sinθ0\sin\theta \ne 0일 때

cosθcos2θcos4θ=sin8θ8sinθ\cos\theta\,\cos 2\theta\,\cos 4\theta = \frac{\sin 8\theta}{8\sin\theta}

임을 증명하여라.

For sinθ0\sin\theta \ne 0, prove

cosθcos2θcos4θ=sin8θ8sinθ.\cos\theta\,\cos 2\theta\,\cos 4\theta = \frac{\sin 8\theta}{8\sin\theta}.

문제Problem 12 경시Contest

cos36°cos72°=14\cos 36° \cos 72° = \dfrac14임을 — cos36°\cos 36°의 값을 쓰지 말고, p11의 망원경 기법만으로 — 증명하여라.

Prove cos36°cos72°=14\cos 36° \cos 72° = \dfrac14 — without using the value of cos36°\cos 36°, by p11's telescoping technique alone.

문제Problem 13 경시Contest

수열 a1=2a_1 = \sqrt2, an+1=2+ana_{n+1} = \sqrt{2 + a_n}에 대해

an=2cos45°2n1a_n = 2\cos\frac{45°}{2^{\,n-1}}

임을 반각(배각) 공식으로 증명하여라 — 곧 2+2+2=2cos11.25°\sqrt{2 + \sqrt{2 + \sqrt2}} = 2\cos 11.25° 같은 중첩 근호의 정체를 밝혀라.

For the sequence a1=2a_1 = \sqrt2, an+1=2+ana_{n+1} = \sqrt{2 + a_n}, prove by the half-angle (double-angle) formula that

an=2cos45°2n1a_n = 2\cos\frac{45°}{2^{\,n-1}}

— unmasking nested radicals like 2+2+2=2cos11.25°\sqrt{2 + \sqrt{2 + \sqrt2}} = 2\cos 11.25°.