$\cos^5\dfrac{\pi}9+\cos^5\dfrac{5\pi}9+\cos^5\dfrac{7\pi}9$ 的值为 \((\qquad)\)
A: $\dfrac{15}{32}$
B: $\dfrac{15}{16}$
C: $\dfrac 8{15}$
D: $\dfrac{16}{15}$
【难度】
【出处】
2017年清华大学THUSSAT附加学科测试数学部分(二测)
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    根与系数的关系
    >
    三次方程的韦达定理
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的次
    >
    降次
  • 知识点
    >
    三角
    >
    三角恒等变换
    >
    和差化积与积化和差公式
  • 知识点
    >
    三角
    >
    三角恒等变换
    >
    二倍角公式
【答案】
A
【解析】
记 $\cos\dfrac{k\pi}{9}=x_k$,其中 $k\in\mathbb N$.由于\[A=x_1+x_5+x_7=2x_2\cdot x_3+x_7=0,\]又\[B=x_1x_5+x_5x_7+x_7x_1=\dfrac 12(x_4+x_6+x_2+x_{12}+x_6+x_8)=-\dfrac 34,\]以及\[C=x_1\cdot x_5\cdot x_7=-x_2\cdot x_4\cdot x_8=-\dfrac{\sin\dfrac{16\pi}9}{8\sin\dfrac{2\pi}9}=\dfrac 18.\]因此 $\cos\dfrac{\pi}9,\cos\dfrac{5\pi}9,\cos\dfrac{7\pi}9$ 是关于 $x$ 的方程\[x^3-\dfrac 34x-\dfrac 18=0\]的三个实根,从而\[x^5=x^2\left(\dfrac 34x+\dfrac 18\right)=\dfrac 18x^2+\dfrac{9}{16}x+\dfrac 3{32},\]因此\[x_1^5+x_3^5+x_5^5=\dfrac 18(A^2-2B)+\dfrac 9{16}A+\dfrac{9}{32}=\dfrac{15}{32}.\]
题目 答案 解析 备注
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