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2024届衡水金卷先享题 调研卷(一)1数学试卷答案

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6.我国航天员王亚平在天宫课堂演示了微重力环境下的水球光学实验。如图所示,往水球球心注入空气,形成一个同心球形气泡,内球面半径为3a,外球面半径为5a。若一细光束以53^的入射角从A点射入水球,折射光线刚好与其内球面相切,到达外球面上的B点。已知真空中光速为c,53^=0.8,,则A.水的折射率为B.水的折射率为m|cmc.细光束从4点到B点所用时间为32a3cD.细光束从A点到B点所用时间为6ac

分析设sinx=t，f（t）=cos（cosx）-sin（sinx）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-sint，分-1≤t≤0和0＜t≤1两种情况进行证明f（t）＞0．

解答证明：设sinx=t，则-1≤t≤1，cosx=±$\sqrt{1-{t}^{2}}$，cos（cosx）=cos（±$\sqrt{1-{t}^{2}}$）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$，
∴cos（cosx）-sin（sinx）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-sint，
令f（t）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-sint，
（1）当-1≤t≤0时，0≤$\sqrt{1-{t}^{2}}$≤1，
∴cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$＞0，sint≤0，
∴f（t）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-sint＞0，
（2）当0＜t≤1时，f（t）=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-sint=cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$-cos（$\frac{π}{2}$-t），
令g（t）=1-t²-（$\frac{π}{2}$-t）²=-2t²+πt-$\frac{{π}^{2}}{4}$+1，
∵△=π²+8（-$\frac{{π}^{2}}{4}$+1）=8-π²＜0，
∴g（t）＜0，1-t²＜（$\frac{π}{2}$-t）²，
∵1-t²≥0，$\frac{π}{2}-t＞0$，∴$\sqrt{1-{t}^{2}}$＜$\frac{π}{2}-t$，
又∵$\frac{π}{2}-t＜\frac{π}{2}$，
∴cos$\sqrt{1-{t}^{2}}$＞cos（$\frac{π}{2}$-t），即f（t）＞0．
综上，f（t）＞0，∴cos（cosx）＞sin（sinx）．

点评本题考查了三角函数的性质，使用换元法转化成函数是关键．