计算 $\frac{\cos 30.5^{\circ}+\cos 31.5^{\circ}+\ldots+\cos 44.5^{\circ}}{\sin 30.5^{\circ}+\sin 31.5^{\circ}+\ldots+\sin 44.5^{\circ}}=$ 
【难度】
【出处】
全国高中数学联赛模拟试题(11)
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    三角函数
【答案】
$2-\sqrt{2}-\sqrt{3}+\sqrt{6}$
【解析】
一方面,考虑一个边长为 $1$ 的正 $360$ 边形,并对其进行适当旋转,使其每条边所在的直线的倾斜角分别为 $0.5^{\circ}, 1.5^{\circ}, 2.5^{\circ},\ldots$.从这个正 $360$ 边形最下面的顶点开始,沿顺时针方向将其所有边依次标记为 $1,2,\ldots, 360$.考虑其中第 $31$ 到第 $45$ 条边,它们的倾斜角依次是 $30.5^{\circ}, 31.5^{\circ}, \ldots, 44.5^{\circ}$.于是,对于联结第 $31$ 条边的起点到第 $45$ 条边的终点的线段,它在横轴上的投影长度为$$H=\cos 30.5^{\circ}+\cos 31.5^{\circ}+\ldots +\cos 44.5^{\circ}.$$在纵轴上的投影长度为$$V=\sin 30.5^{\circ}+\sin 31.5^{\circ}+\ldots +\sin 44.5^{\circ}.$$另一方面,设正 $360$ 边形的外接圆半径为 $R$,则$$H=R(\sin 45^{\circ}-\sin 30^{\circ}), V=R((1-\cos 45^{\circ})-(1-\cos 30^{\circ})).$$因此$$\frac{H}{V}=(\sqrt{2}-1)(\sqrt{3}-\sqrt{2})=2-\sqrt{2}-\sqrt{3}+\sqrt{6}.$$
题目 答案 解析 备注
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