Основными методами решения тригонометрических уравнений являются: сведение уравнений к простейшим (с использованием тригонометрических формул), введение новых переменных, разложение на множители. Рассмотрим их применение на примерах. Обратите внимание на оформление записи решений тригонометрических уравнений.
Необходимым условием успешного решения тригонометрических уравнений является знание тригонометрических формул (тема 13 работы 6).
Примеры.
1. Уравнения, сводящиеся к простейшим.
1) Решить уравнение
Решение:
Ответ:
2) Найти корни уравнения
(sinx + cosx) 2 = 1 – sinxcosx, принадлежащие отрезку .
Решение:
Ответ:
2. Уравнения, сводящиеся к квадратным.
1) Решить уравнение 2 sin 2 x – cosx –1 = 0.
Решение: Используя формулу sin 2 x = 1 – cos 2 x, получаем
Ответ:
2) Решить уравнение cos 2x = 1 + 4 cosx.
Решение: Используя формулу cos 2x = 2 cos 2 x – 1, получаем
Ответ:
3) Решить уравнение tgx – 2ctgx + 1 = 0
Решение:
Ответ:
3. Однородные уравнения
1) Решить уравнение 2sinx – 3cosx = 0
Решение: Пусть cosx = 0, тогда 2sinx = 0 и sinx = 0 – противоречие с тем, что sin 2 x + cos 2 x = 1. Значит cosx ≠ 0 и можно поделить уравнение на cosx. Получим
Ответ:
2) Решить уравнение 1 + 7 cos 2 x = 3 sin 2x
Решение:
Используем формулы 1 = sin 2 x + cos 2 x и sin 2x = 2 sinxcosx, получим
sin 2 x + cos 2 x + 7cos 2 x = 6sinxcosx
sin 2 x – 6sinxcosx+ 8cos 2 x = 0
Пусть cosx = 0, тогда sin 2 x = 0 и sinx = 0 – противоречие с тем, что sin 2 x + cos 2 x = 1.
Значит cosx ≠ 0 и можно поделить уравнение на cos 2 x.
Получим
tg 2 x – 6 tgx + 8 = 0
Обозначим tgx = y
y 2 – 6 y + 8 = 0
y 1 = 4; y 2 = 2
а) tgx = 4, x= arctg4 + 2 k
, k
б) tgx = 2, x= arctg2 + 2 k
, k
.
Ответ: arctg4 + 2 k , arctg2 + 2 k, k
4. Уравнения вида a sinx + b cosx = с, с ≠ 0.
1) Решить уравнение .
Решение:
Ответ:
5. Уравнения, решаемые разложением на множители.
1) Решить уравнение sin2x – sinx = 0.
Корнем уравнения f ( х ) = φ ( х ) может служить только число 0. Проверим это:
cos 0 = 0 + 1 – равенство верно.
Число 0 единственный корень данного уравнения.
Ответ: 0.
Методы решения тригонометрических уравнений.Решение тригонометрического уравнения состоит из двух этапов: преобразование уравнения для получения его простейшего вида (см. выше ) и решение полученного простейшего тригонометрического уравнения. Существует семь основных методов решения тригонометрических уравнений.
1. Алгебраический метод.
(метод замены переменной и подстановки).
2. Разложение на множители.
П р и м е р 1. Решить уравнение: sin x + cos x = 1 .
Р е ш е н и е. Перенесём все члены уравнения влево:
Sin x + cos x – 1 = 0 ,
Преобразуем и разложим на множители выражение в
Левой части уравнения:
П р и м е р 2. Решить уравнение: cos 2 x + sin x · cos x = 1.
Р е ш е н и е. cos 2 x + sin x · cos x – sin 2 x – cos 2 x = 0 ,
Sin x · cos x – sin 2 x = 0 ,
Sin x · (cos x – sin x ) = 0 ,
П р и м е р 3. Решить уравнение: cos 2 x – cos 8 x + cos 6 x = 1.
Р е ш е н и е. cos 2 x + cos 6 x = 1 + cos 8 x ,
2 cos 4x cos 2x = 2 cos ² 4x ,
Cos 4x · (cos 2x – cos 4x ) = 0 ,
Cos 4x · 2 sin 3x · sin x = 0 ,
1). cos 4x = 0 , 2). sin 3x = 0 , 3). sin x = 0 ,
3. Приведение к однородному уравнению.Уравнение называется однородным от носительно sin и cos , если все его члены одной и той же степени относительно sin и cos одного и того же угла . Чтобы решить однородное уравнение, надо: а ) перенести все его члены в левую часть; б ) вынести все общие множители за скобки; в ) приравнять все множители и скобки нулю; г ) скобки, приравненные нулю, дают однородное уравнение меньшей степени, которое следует разделить на cos (или sin ) в старшей степени; д ) решить полученное алгебраическое уравнение относительно tan . sin 2 x + 4 sin x · cos x + 5 cos 2 x = 2. Р е ш е н и е. 3sin 2 x + 4 sin x · cos x + 5 cos 2 x = 2sin 2 x + 2cos 2 x , Sin 2 x + 4 sin x · cos x + 3 cos 2 x = 0 , Tan 2 x + 4 tan x + 3 = 0 , отсюда y 2 + 4y +3 = 0 , Корни этого уравнения: y 1 = - 1, y 2 = - 3, отсюда 1) tan x = –1, 2) tan x = –3, |
4. Переход к половинному углу.
Рассмотрим этот метод на примере:
П р и м е р. Решить уравнение: 3 sin x – 5 cos x = 7.
Р е ш е н и е. 6 sin (x / 2) · cos (x / 2) – 5 cos ² (x / 2) + 5 sin ² (x / 2) =
7 sin ² (x / 2) + 7 cos ² (x / 2) ,
2 sin ² (x / 2) – 6 sin (x / 2) · cos (x / 2) + 12 cos ² (x / 2) = 0 ,
tan ² (x / 2) – 3 tan (x / 2) + 6 = 0 ,
. . . . . . . . . .
5. Введение вспомогательного угла.
Рассмотрим уравнение вида :
a sin x + b cos x = c ,
Где a , b , c – коэффициенты; x – неизвестное.
Теперь коэффициенты уравнения обладают свойствами синуса и косинуса , а именно : модуль ( абсолютное значение ) каждого из них не больше 1, а сумма их квадратов равна 1 . Тогда можно обозначить их соответственно как cos и sin (здесь - так называемый вспомогательный угол ), и наше уравнение прини
Тема: «Методы решения тригонометрических уравнений».
Цели урока:
образовательные:
Сформировать навыки различать виды тригонометрических уравнений;
Углубление понимания методов решения тригонометрических уравнений;
воспитательные:
Воспитание познавательного интереса к учебному процессу;
Формирование умения анализировать поставленную задачу;
развивающие:
Формировать навык проводить анализ ситуации с последующим выбором наиболее рационального выхода из нее.
Оборудование: плакат с основными тригонометрическими формулами, компьютер, проектор, экран.
Начнем урок с повторения основного приема решения любого уравнения: сведение его к стандартному виду. Путем преобразований линейные уравнения сводят к виду ах = в, квадратные – к виду ax 2 + bx + c =0. В случае тригонометрических уравнений необходимо свести их к простейшим, вида: sinx = a , cosx = a , tgx = a , которые легко можно решить.
В первую очередь, конечно, для этого необходимо использовать основные тригонометрические формулы, которые представлены на плакате: формулы сложения, формулы двойного угла, понижения кратности уравнения. Мы уже умеем решать такие уравнения. Повторим некоторые из них:
Вместе с тем существуют уравнения, решение которых требует знаний некоторых специальных приемов.
Темой нашего урока является рассмотрение этих приемов и систематизация методов решения тригонометрических уравнений.
Методы решения тригонометрических уравнений.
1. Преобразование к квадратному уравнению относительно какой-либо тригонометрической функции с последующей заменой переменной.
Рассмотрим каждый из перечисленных методов на примерах, но более подробно остановимся на двух последних, так как два первых мы уже использовали при решении уравнений.
1. Преобразование к квадратному уравнению относительно какой-либо тригонометрической функции.
2. Решение уравнений методом разложения на множители.
3. Решение однородных уравнений.
Однородными уравнениями первой и второй степени называются уравнения вида:
соответственно (а ≠ 0, b ≠ 0, с ≠ 0).
При решении однородных уравнений почленно делят обе части уравнения на cosx для (1) уравнения и на cos 2 x для (2). Такое деление возможно, так как sinx и cosx не равны нулю одновременно – они обращаются в нуль в разных точках. Рассмотрим примеры решения однородных уравнений первой и второй степени.
Запомним это уравнение: при рассмотрении следующего метода – введение вспомогательного аргумента, решим его другим способом.
4. Введение вспомогательного аргумента.
Рассмотрим уже решенное предыдущим методом уравнение:
Как видим, получается тот же результат.
Рассмотрим еще один пример:
В рассмотренных примерах было, в общем, понятно, на что требуется разделить исходное уравнение, чтобы ввести вспомогательный аргумент. Но может случиться, что не очевидно, какой делитель выбрать. Для этого существует специальная методика, которую мы сейчас и рассмотрим в общем виде. Пусть дано уравнение.