如果\( \sin \theta=\frac{12}{13} \),求\( \frac{\sin ^{2} \theta-\cos ^{2} \theta}{2 \sin \theta \cos \theta} \times \frac{1}{\tan ^{2} \theta} \)的值。


已知

\( \sin \theta=\frac{12}{13} \).

求解

我们需要求\( \frac{\sin ^{2} \theta-\cos ^{2} \theta}{2 \sin \theta \cos \theta} \times \frac{1}{\tan ^{2} \theta} \)的值。

解:  

设在直角三角形$ABC$中,$\angle B = 90°$,且$\ sin\ \theta = sin\ A=\frac{12}{13}$。

我们知道:

在以$B$为直角的直角三角形$ABC$中:

根据勾股定理:

$AC^2=AB^2+BC^2$

根据三角函数定义:

$sin\ \theta=\frac{对边}{斜边}=\frac{BC}{AC}$

$cos\ \theta=\frac{邻边}{斜边}=\frac{AB}{AC}$

$tan\ \theta=\frac{对边}{邻边}=\frac{BC}{AB}$

这里:

$AC^2=AB^2+BC^2$

$\Rightarrow (13)^2=AB^2+(12)^2$

$\Rightarrow AB^2=169-144$

$\Rightarrow AB=\sqrt{25}=5$

因此:

$cos\ \theta=\frac{AB}{AC}=\frac{5}{13}$

$tan\ \theta=\frac{BC}{AB}=\frac{12}{5}$

这意味着:

$\frac{\sin ^{2} \theta-\cos ^{2} \theta}{2 \sin \theta \cos \theta} \times \frac{1}{\tan ^{2} \theta}=\frac{\left(\frac{12}{13}\right)^{2} -\left(\frac{5}{13}\right)^{2}}{2\left(\frac{12}{13}\right)\left(\frac{5}{13}\right)} \times \frac{1}{\left(\frac{12}{5}\right)^{2}}$

$=\frac{\frac{144-25}{169}}{\frac{120}{169}} \times \frac{25}{144}$

$=\frac{119}{120} \times \frac{25}{144}$

$=\frac{119\times 5}{24\times 144}$

$=\frac{595}{3456}$

\( \frac{\sin ^{2} \theta-\cos ^{2} \theta}{2 \sin \theta \cos \theta} \times \frac{1}{\tan ^{2} \theta} \)的值为\( \frac{595}{3456} \)。  

更新于: 2022年10月10日

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