Муниципальное общеобразовательное учреждение Измайловская средняя общеобразовательная школа Кизильский район, Челябинская область ТРИГОНОМЕТРИЯ Основные вопросы тригонометрии в курсе средней школы. Тригонометрические уравнения. Задания С-1 в ЕГЭ -2013. (в помощь выпускникам) Учитель математики: Шанкеева С.Г. 2013г. ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ Тема актуальна т.к. ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ежегодно входят в ЕГЭ, а в школьной программе отводится мало времени на решение таких уравнений. Цель данной работы: повторить основные вопросы тригонометрии, повторить методы решения тригонометрических уравнений, рассмотреть решение прототипов заданий С-1 из ЕГЭ I. Повторение: 1. Тригонометрический круг 2. Радианная мера угла 180˚=π рад Преобразование углов из градусной меры в радианную меру: α р а д = α ˚ * π/180 Преобразование углов из радианной меры в градусную меру: α ˚ = α р а д * 180 ˚ / π 3. Тригонометрические функции в прямоугольном треугольнике Если а и b— катеты, с — гипотенуза прямоугольного треугольника ABC, то выполняются следующие равенства: 4.Линии тригонометрического круга 4. Основные тригонометрические формулы I группа. Соотношения между тригонометрическими функциями одного и того же аргумента: I I группа. Формулы приведения: формулы приведения для преобразования выражений вида: Для запоминания этих формул удобно пользоваться таким мнемоническим правилом: а) перед приведенной функцией ставится тот знак, который имеет исходная функция, если если 0< α <π/2 ; б) функция меняется на «кофункцию», если п нечетно; функция не меняется, если п четно. (Кофункциями синуса, косинуса, тангенса и котангенса называются соответственно косинус, синус, котангенс и тангенс.) III группа. Формулы сложения: IV группа. Формулы кратных аргументов: V г р у п п а . Формулы преобразования сумм или разностей в произведения: VI группа. Преобразование произведений в суммы или разности: VII группа. Формулы половинного аргумента: В этих формулах знак «+» или « —» выбирается в зависимости от того, в ка-кой четверти находится угол α/2 VIII группа. Выражение тригонометрических функций через тангенс половинного аргумента: III. Простейшие тригонометрические уравнения Простейшими тригонометрическими вида уравнениями уравнения . Уравнение может иметь решение только при Решение этого уравнения находят по общей формуле . Пример. 1. Решить уравнение называются . (-1≤ а ≤ 1 ) . Решение. . По Следовательно, кругу находим . . Частные случаи: 1. 2. 3. . Уравнение может иметь решение только при уравнения находят по общей формуле . Решение этого . Пример 2. Решить уравнение Решение. Следовательно, . . По кругу находим . Частные случаи: 1. ; 2. 3. ; . Уравнение имеет решение при всех значениях a. Решение может быть найдено по формуле , Пример 3. Решить уравнение . Решение. . Следовательно, По кругу находим . . Уравнение имеет решение при всех значениях a. Решение может быть найдено по формуле , Пример 4. Решить уравнение Решение. . . Следовательно, . Ш. Тригонометрические уравнения. Основные методы решений. Методы решения тригонометрических уравнений. Решение тригонометрического уравнения состоит из двух этапов: 1. преобразование уравнения для получения его простейшего вида 2. решение полученного простейшего тригонометрического уравнения. Существует семь основных методов решения тригонометрических уравнений. 1. Алгебраический метод. Этот метод нам хорошо известен из алгебры ( метод замены переменной и подстановки ). 2. Разложение на множители. Этот метод рассмотрим на примерах. 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. Решение. 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 2x – cos 8x + cos 6x = 1. Решение. cos 2x + cos 6x = 1 + cos 8x , 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 . относительно sin и cos, если все его члены одной и той же степени относительно sin и cos одного и того же угла. Чтобы решить однородное уравн ение, 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 . П р и м е р . Решить уравнение: 3sin 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: y1 = 1, y2 = 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 принимает вид: 6. Преобразование произведения в сумму. Здесь используются соответствующие формулы. П р и м е р . Решить уравнение: 2 sin x · sin 3x = cos 4x. Р е ш е н и е . Преобразуем левую часть в сумму: cos 4x – cos 8x = cos 4x , cos 8x = 0 , 8x = / 2 + k , x = / 16 + k / 8 . 7. Универсальная подстановка. Рассмотрим этот метод на примере. П р и м е р . Решить уравнение: 3 sin x – 4 cos x = 3 . Таким образом, решение даёт только первый случай IV. ЕГЭ Часть С-1 Примеры тригонометрических уравнений с решениями) 1. Решите уравнение Решение. Найдем область определения уравнения: . . Найдем корни числителя, используем формулу : С учетом области определения уравнения получаем: . Ответ: 2. Решите уравнение Решение. Найдем ОДЗ: . . . Найдем корни числителя: Отметим корни на тригонометрической окружности: С учетом ОДЗ (см. рис.) получаем: Ответ: . 3. .Решите уравнение Решение. Ответ: . . 4. Решите уравнение . Решение. Произведение двух выражений равно нулю, если хотя бы одно из них равно нулю, а другое при этом не теряет смысла: Поскольку , то Ответ: 5. Решите уравнение Решение. Имеем: . Поэтому . . . Ответ: 6. .Решите уравнение . Решение. Произведение двух множителей равно нулю, если хотя бы один из них равен нулю, а другой при этом не теряет смысла. Поэтому данное уравнение равносильно совокупности: Из уравнения получаем либо (что противоречит условию ). Решением уравнения соответствуют две точки единичной окружности, одна из которых лежит в первой четверти (и значит, для нее неравенство не выполняется), а другая — в четвертой четверти (для нее неравенство выполняется, и решение уравнения дается формулой ). Теперь осталось выписать решение простейшего тригонометрического уравнения , т. е. , и записать ответ. Ответ: ; . 7. Решите уравнение . Решение. Дробь равна нулю, если числитель равен нулю, а знаменатель не равен нулю и не теряет смысла. Поэтому данное уравнение равносильно системе: Решив уравнение системы как квадратное относительно . Если Следовательно, учетом неравенства , то , находим и условие . Если либо выполняется. , то . В этом случае с системы получаем, что из двух точек единичной окружности, соответствующих решениям уравнения ту, для которой вид , нужно оставить только . Это точка четвертой четверти, и решение уравнении имеет . Ответ: ; . 8. Решите уравнение Решение. Решим уравнение . : откуда . Из найденный решений условию (*) удовлетворяет только . Ответ: , 9. Решите уравнение Решение. . . и Решим уравнение : откуда . Из найденных решений условию (*) удовлетворяют только и . Ответ: 10. Решите систему уравнений Решение. Из неравенства получаем 1 случай. Пусть или второго уравнения получаем 2 случай. Пусть теперь получаем: . Учтем, что . . Если , то , откуда . Тогда ; если или , то . . Из , и поэтому из первого уравнения . Тогда . Из всех решений уравнения этому условию удовлетворяет только . При этом и, из второго уравнения получаем: . Из всех решений этого уравнения интервалу принадлежит только Ответ: . Значит, , . . 11. Решите уравнение Решение. Уравнение равносильно системе Из неравенства получаем, что . . В уравнении сделаем замену и решим уравнение , или . Равенствам и на тригонометрической окружности соответствует четыре точки. Две из них, находящиеся в верхней полуплоскости, не удовлетворяют условию . Получаем решения: и Ответ: . , 12. Решите уравнение Решение. Уравнение равносильно системе . . Решим уравнение: . Тогда или учитывая, что . Последнее уравнение не имеет решений, а из первого, , получаем: . Ответ: . 13. Решите уравнение Решение. Уравнение равносильно системе . Уравнение системы приводится к виду . Уравнение , откуда не имеет решений. Учитывая, что котангенс должен быть отрицательным, получаем: Ответ: или . . 14. Решите уравнение Решение. Уравнение равносильно системе . Уравнение системы приводится к виду . Уравнение не имеет решений. Учитывая, что получаем: Ответ: 15. Решите уравнение , откуда . . . или , Решение. Если , то решений нет. Если то , то , откуда . Если или имеет решений. Учитывая, что . Уравнение , из уравнения не получаем: . Ответ: ; 16. Решите уравнение Решение. Левая часть уравнения имеет смысл при Если , то . . . , откуда . Если , то , откуда или Уравнение получаем: . не имеет решений. Учитывая, что , из уравнения . Ответ: , . 17. Решите уравнение Решение. Левая часть уравнения имеет смысл при Если , то . Учитывая, что . . . Если , из уравнения , то , , откуда получаем: . Ответ: , . 18. Дано уравнение а) Решите уравнение; б) Укажите корни уравнения, принадлежащие отрезку Решение. Используем формулу приведения и синуса двойного угла: Тогда или , откуда или б) С помощью единичной окружности отберём корни на отрезке Находим: Ответ: а) б) . Примечание. Уравнение может быть так же решено при помощи следующей теоремы: 19. Решите уравнение . Укажите его корни, принадлежащие отрезку Решение. Сделаем замену , получим квадратное уравнение которого являются числа и Уравнение корнями не имеет решений, а из уравнения находим искомые корни: или ; Найдем корни, принадлежащие отрезку . Решим неравенства: или Соответствующие найденным значениям параметров корни: Ответ: ; и . . Заданному отрезку принадлежат корни и . 20. Решите уравнение отрезку Решение. Укажите корни, принадлежащие Сделаем замену и получим квадратное уравнение которого являются числа и Уравнение корнями не имеет решений, а из уравнения находим: или Найдем корни, принадлежащие отрезку . . , . Отрезку Ответ: принадлежат только корни и Отрезку . . принадлежат корни: и 21. Дано уравнение а) Решите уравнение; б) Укажите корни уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) По формуле приведения и формуле косинуса двойного угла: Тогда или Откуда или б) С помощью единичной окружности отберём корни на отрезке и Это числа (см. рис.). Ответ: а) б) 22. а) Решите уравнение . б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Преобразуем уравнение: . . Если , то из уравнения следует , что невозможно. Значит, на множестве корней уравнения . Разделим обе части уравнения на : . б) Составим двойное неравенство: , откуда . Следовательно, . Поэтому на данном отрезке получаем единственный корень . О т в е т : а) ; б) . 23. а) Решите уравнение . б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Преобразуем уравнение: . . б) Найдем корни, лежащие на заданном отрезке. Составим двойное неравенство: , откуда . Следовательно, О т в е т : а) или , тогда искомые корни ; б) и и . 24. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Разложим левую часть на множители: . Уравнение , не имеет корней. Имеем Если , то разделим обе его части на , это невозможно. Это однородное уравнение первой степени, . Получаем: б) Отрезку принадлежат корни О т в е т : а) где , б) и (см. рис.) и 25. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Преобразуем уравнение и разложим левую часть на множители: Уравнение не имеет корней. Уравнение является однородным тригонометрическим уравнением первой степени. Разделим обе части уравнения на . Получаем: б) Отрезку О т в е т : а) принадлежит только корень , , б) 26. А) Решите уравнение Б) Укажите корни уравнения, принадлежащие отрезку Решение. А) Преобразуем уравнение: Значит, В первом случае или где во втором случае Первая серия решений входит во вторую. Б) Отметим решения на тригонометрической окружности. Отрезку принадлежат корни и где Ответ: А) Б) 27. А) Решите уравнение Б) Укажите корни уравнения, принадлежащие отрезку Решение. А) Преобразуем уравнение, получаем Значит, где В первом случае Первая серия решений входит во вторую. или во втором случае где Б) Отметим решения на тригонометрической окружности. Отрезку корни принадлежат и О т в е т : А) Б) 28. Дано уравнение А) Решите уравнение. Б) Укажите корни уравнения, принадлежащие отрезку Решение. А) Преобразуем уравнение: Получаем: или Отсюда или Б) С помощью числовой окружности отберем корни на отрезке Это числа Ответ: A) Б) 29. Дано уравнение . а) Решите данное уравнение. б) Укажите корни данного уравнения, принадлежащие промежутку Решение. Сведем уравнение к квадратному относительно тангенса: . . Отсюда или . Если , то ; если . Из найденных решений промежутку принадлежат числа . О т в е т : а) ; б) . , то 30. Дано уравнение а) Решите данное уравнение. . б) Укажите корни данного уравнения, принадлежащие промежутку Решение. . . Отсюда или . Если то , то . Если . Из найденных решений промежутку числа и , принадлежат . О т в е т : а) ; б) 31. а) Решите уравнение . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. Решим уравнение: . Отберём корни, принадлежащие отрезку . Это числа (см. рис.): . Ответ: A) Б) . ; ; . 32. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. Решим уравнение: Отберём корни, принадлежащие отрезку . Это числа (см. рис.): . Ответ: A) Б) . . . 33. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. . а) Запишем уравнение в виде: Значит, или . , откуда , или , , откуда , б) С помощью числовой окружности (см. рис.) отберём корни, принадлежащие отрезку . Находим числа Ответ: а) , ; , ; б) . 34. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) Запишем уравнение в виде . Значит, или , откуда , или , , откуда , б) С помощью числовой окружности отберем корни, принадлежащие отрезку Получим числа: Ответ: а) б) , 35. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. . а) Запишем уравнение в виде: Значит, или . , откуда , или , , откуда , б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку Получим числа: Ответ: а) , ; 36. а) Решите уравнение , ; б) . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку . Решение. а) Запишем уравнение в виде Значит, , откуда или . б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку Получим числа: Ответ: а) ; , 37. а) Решите уравнение ; . . ; б) ; ; . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) Запишем уравнение в виде . Значит, или , откуда или , или , откуда , , б) С помощью числовой окружности отберем корни, принадлежащие отрезку Получим числа: Ответ: а) б) , Примечание. Внимательный читатель, конечно, узнал формулу синуса тройного угла: 38. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. . а) Запишем уравнение в виде . Значит, или , откуда , , или , откуда . б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку . Получим числа: Ответ: а) , ; б) ; 39. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку . Решение. а) Запишем уравнение в виде Значит, или , откуда , или , , или , откуда . б) С помощью числовой окружности отберем корни уравнения, принадлежащие отрезку . Получим числа: Ответ: а) и , , ; . , , ; б) , 40. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку . и Решение. а) Запишем уравнение в виде Значит, или — уравнение не имеет корней, или , , откуда . б) С помощью числовой окружности отберем корни уравнения, принадлежащие отрезку . Получим число . Ответ: а) , 41. а) Решите уравнение ; б) . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) Из данного уравнения получаем: . Значит, или , откуда , или , откуда или б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку . Получим числа: Ответ: а) , . ; , 42. а) Решите уравнение ; б) . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) Запишем уравнение в виде Значит, , откуда . б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку . Получим числа: Ответ: а) ; . ; ; б) 43. а) Решите уравнение . ; ; . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. . а) Запишем уравнение в виде Значит, или — уравнение не имеет корней, или или , , откуда . б) С помощью числовой окружности отберем корни уравнения, принадлежащие отрезку . Получим число Ответ: а) . , , ; б) . 44. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. а) Из данного уравнения получаем: . Значит, или , откуда , или , откуда б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку , получим числа Ответ: а) , ; . ; б) , . 45. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. . а) Запишем уравнение в виде Значит, или . , откуда , или , , откуда , б) С помощью числовой окружности отберем корни уравнения, принадлежащие отрезку . Получим числа: , Ответ: а) ; , и . , ; б) , и 46. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку Решение. a) Запишем уравнение в виде: . Значит . б) С помощью числовой окружности отберём корни, принадлежащие отрезку Находим числа: . Ответ: а) . б) . . 47. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Решим уравнение . б) Найдем корни, лежащие в заданном отрезке, решая двойное неравенство: Тогда искомый корень . Примечание. Отобрать корни можно, используя тригонометрическую окружность (см. рис.). О т в е т : а) ; б) 48. а) Решите уравнение . . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Решим уравнение: . б) Отбор корней. Составим двойное неравенство: Тогда искомый корень . О т в е т : а) ; б) . 49. а) Решите уравнение . б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку . Решение. а) Так как , имеем: , . Корни уравнения: б) Корни уравнения изображаются точками и , а корни уравнения — точками и , промежуток изображается жирной дугой (см. рис.). В указанном промежутке содержатся три корня уравнения: и . О т в е т : а) б) 50. а) Решите уравнение б)Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Запишем уравнение в виде Решив последнее уравнение как квадратное относительно откуда получим или или Значит, что невозможно. б) Отберем с помощью единичной окружности корни уравнения, принадлежащие промежутку Ответ: а) : это ; б) . 51. а) Решите уравнение б) Найдите корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Преобразуем уравнение: Значит, либо откуда либо откуда б) Отберем с помощью единичной окружности корни уравнения, принадлежащие заданному промежутку: Ответ: а) б) 52. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Заметим, что Поэтому уравнение можно переписать в виде откуда либо Значит, либо откуда откуда б) Отберем с помощью единичной окружности корни уравнения, принадлежащие промежутку О т в е т : а) б) 53. а) Решите уравнение б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку Решение. а) Заметим, что Поэтому уравнение можно переписать в виде откуда либо Значит, либо откуда откуда б) Отберем с помощью единичной окружности корни уравнения, принадлежащие промежутку О т в е т : а) б) Использованные ресурсы: 1. А.Н. Колмогоров, Учебник алгебра и начала математического анализа, 10-11 классы, Москва, «Просвещение», 2009 2. http://reshuege.ru/ 3. http://mathege.ru:8080/or/ege/Main.action 4. http://uztest.ru/ 5. http://videouroki.net./