Sin x cos x 1 решить уравнение

Обновлено: 26.01.2025

На следующих уроках начинается самостоятельная отработка навыков, основанная на применении принципа совместной деятельности учителя и ученика. Сначала устанавливаются цели для учащихся, т.е. определяется, кто хочет знать не более того, что требуется государственным стандартом, а кто готов заниматься больше.

Итоговая диагностика создается с учетом уровневой дифференциации, что позволяет учащимся осознанно определять тот минимум знаний, который необходим для получения оценки “3”. Исходя из этого, отбираются разноуровневые материалы для диагностики знаний учащихся. Такая работа позволяет осуществить индивидуальный подход к учащимся, включить каждого в осознанную учебную деятельность, формировать навыки самоорганизованности и самообучения, обеспечивать переход к активному, самостоятельному мышлению.

Семинар проводится после отработки основных навыков решения тригонометрических уравнений. За несколько уроков до семинара ученикам даются вопросы, которые будут рассматриваться на нем.

Семинар состоит из трех частей.

1. Во вводной части рассматривается весь теоретический материал, включая знакомство с проблемами, которые возникнут при решении сложных уравнений.

а cosx + bsinx = c.
a (sinx + cosx) + bsin2x + c = 0.
уравнения, решаемые через понижение степени.

В этих уравнениях применяются универсальная подстановка, формулы понижения степени, метод вспомогательного аргумента.

3. В третьей части рассматриваются проблемы потери корней и приобретение посторонних корней. Показывается, как надо отбирать корни.

Ученики работают в группах. Для решения примеров вызываются хорошо подготовленные ребята, которые могут показать и объяснить материал.

Семинар рассчитан на хорошо подготовленного ученика, т.к. на нем рассматриваются вопросы несколько выходящие за рамки программного материала. В него включены уравнения более сложного вида, и особо рассматриваются проблемы, возникающие при решении сложных тригонометрических уравнений.

Семинар проводился для учеников 10 – 11 классов. Каждый ученик получил возможность расширить и углубить свои знания по этой теме, сравнить уровень своих знаний не только с требованиями, предъявляемыми к выпускнику школы, но и с требованиями предъявляемыми поступающим в В.У.З.

СЕМИНАР

Тема: "Решение тригонометрических уравнений"

Обобщить знания по решению тригонометрических уравнений всех типов.
Заострить внимание на проблемах: потеря корней; посторонние корни; отбор корней.

I. Вводная часть

Разложение на множители.
Введение новой переменной.
Функционально-графический метод.

Уравнения, сводящиеся к квадратным уравнениям, относительно cos х = t, sin х = t.

Asin 2 x + Bcosx + C = 0; Acos 2 x + Вsinx + C = 0.

Решаются методом введения новой переменной.

Однородные уравнения первой и второй степени

Уравнение первой степени: Asinx + Bcosx = 0 разделим на cos x, получим Atg x + B = 0

Уравнение второй степени: Asin 2 x + Bsinx cosx + Сcos 2 x = 0 разделим на cos 2 x, получим Atg 2 x + Btgx + C = 0

Решаются методом разложения на множители и методом введения новой переменной.

1). Аcos2x + Вcos 2 x = C; Acos2x + Bsin 2 x = C.

Решаются методом разложения на множители.

2). Asin2x + Bsin 2 x = C; Asin2x + Bcos 2 x = C.

Сводятся к однородным: С = С(sin 2 х + cos 2 х).
Сводятся к уравнению: Аsin2x + Bcos2x = C.

Уравнение вида: A(sinx + cosx) + Bsin2x + C = 0.

Сводятся к квадратным относительно t = sinx + cosx; sin2x = t 2 – 1.

Понижение степени: cos 2 x = (1 + cos2x): 2; sin 2 x = (1 – cos 2x): 2
Метод вспомогательного аргумента.

Acosx + Bsinx заменим на Csin (x + ), где sin = а/С; cos= в/С;

– вспомогательный аргумент.

Увидел квадрат – понижай степень.
Увидел произведение – делай сумму.
Увидел сумму – делай произведение.

Потеря корней: делим на g(х); опасные формулы (универсальная подстановка). Этими операциями сужаем область определения.

Лишние корни: возводим в четную степень; умножаем на g(х) (избавляемся от знаменателя). Этими операциями расширяем область определения.

II. Примеры тригонометрических уравнений

1. Уравнения вида Asinx + Bcosx = C

1)Универсальная подстановка.О.Д.З. х – любое.

3 sin 2x + cos 2x + 1= 0.

tg x = –1/3, x = arctg (–1/3) + k, k Z.

Проверка: 3sin( + 2n) + cos( + 2n) + 1= 3 sin + cos + 1 = 0 – 1 + 1 = 0.

х = /2 + n, n э Z. Является корнем уравнения.

Ответ: х = arctg(–1/3) + k, k Z. x = /2 + n, n Z.

2)Функционально-графический метод. О.Д.З. х – любое.

Sinx – cosx = 1
Sinx = cosx + 1.

Построим графики функций: y = sinx, y = cosx + 1.

Ответ: х = /2 + 2 n, Z ; x = + 2k, k Z.

3) Введение вспомогательного аргумента. О.Д.З.: х – любое.

8cosx + 15 sinx = 17.

8/17 cosx + 15/17 sinx = 1, т.к. (8/17) 2 + (15/17) 2 = 1, то существует такое , что sin = 8/17,

cos = 15/17, значит sin cosx + sinx cos = 1; = arcsin 8/17.

Ответ: x = /2 + 2n – , x = /2 + 2n – arcsin 8/17, n Z.

2. Понижение порядка: Acos2x + Bsin2x = C. Acos2x + Bcos2x = C.

1). sin 2 3x + sin 2 4x + sin 2 6x + sin 2 7x = 2. О.Д.З.: х – любое.

1 – cos 6x + 1 – cos 8x + 1 – cos 12x + 1 – cos 14x = 4
cos 6x + cos 8x + cos 12x + cos 14x = 0
2cos10x cos 4x + 2cos 10x cos 2x = 0
2cos 10x(cos 4x + cos 2x) = 0
2cos10x 2cos3x cosx = 0
cos10x = 0, cos3x = 0, cosx = 0.

Ответ: х = /20 + n/10, n Z. x = /6 + k/3, k Z, x = /2 + m, m Z.

При

k = 1 и m = 0
k = 4 и m = 1.

серии совпадают.

3. Сведение к однородному. Asin2x + Bsin 2 x = C, Asin2x + Bcos 2 x = C.

1) 5 sin 2 x + 3 sinx cosx + 6 cos 2 x = 5. ОДЗ: х – любое.
5 sin 2 х + 3 sinx cosx + 6cos 2 х – 5 sin 2 х – 5 cos 2 х = 0
3 sinxcosx + cos 2 х = 0 (1) делить на cos 2 х нельзя, так как теряем корни.
cos 2 х = 0 удовлетворяет уравнению.
cosx ( 3 sinx + cosx ) = 0
cosx = 0, 3 sinx + cosx = 0.
х = /2 + k, k Z. tgx = –1/3 , x = –/6 + n, n Z.

Ответ: х = /2 + k, k Z. , x = –/6 + n, n Z

4. Уравнение вида: А(sinx + cosx) + В sin2x + С = 0.

1). 4 + 2sin2x – 5(sinx + cosx) = 0. О.Д.З.: х – любое.
sinx + cosx = t, sin2x = t 2 – 1.
4 + 2t 2 – 2 – 5t = 0, | t | < 2
2 t 2 – 5t + 2 = 0. t₁ = 2, t₂ = Ѕ.
sinx + cosx = Ѕ. cosx = sin(x + /2),
sinx +sin(x + /2) = 1/2,
2sin(x + /4) cos(–/4) = 1/2
sin(x + /4) = 1/22;
x +/4 = (–1) k arcsin( 1/2 O 2 ) + k, k Z.

Ответ: х = (–1) k arcsin(1/22) – /4 + k, k Z.

5. Разложение на множители.

1) cos 2 х – 2 cosx = 4 sinx – sin2x
cosx(cosx – 2) = 2 sinx (2 – cosx),
(cosx – 2)(cosx + 2 sinx) = 0.

1) сosx = 2, корней нет.
2) сosx + 2 sinx = 0
2tgx + 1 = 0

Ответ: x = arctg(1/2) + n, n Z.

III. Проблемы возникающие при решении тригонометрических уравнений

1. Потеря корней: делим на g(х); применяем опасные формулы.

1) Найдите ошибку.

1 – сosx = sinx *sinx/2,
1 – сosx = 2sin 2 х/2 формула.
2 sin 2 х/2 = 2 sinx/2* сosx/2* sinx /2 разделим на 2 sin 2 х/2,
1 = сosx/2
х/2 = 2 n, x = 4n, n ' Z.
Потеряли корни sinx/2 = 0, х = 2k, k Z.

Правильное решение: 2sin 2 х/2(1 – сosx /2) = 0.

sin 2 х/2 = 0
x = 2k, k Z.

1 – сosx /2 = 0
x = 4p n, n Z.

2. Посторонние корни: освобождаемся от знаменателя; возводим в четную степень.

1). (sin4x – sin2x – сos3x + 2sinx – 1) : (2sin2x – 3 ) = 0. О.Д.З.: sin2x 3 / 2.

2сos3х sinx – сos3x + 2sinx – 1 = 0
(сos3x + 1)(2sinx – 1) = 0

1). сos3x + 1 = 0
х = /3 + 2n/3, n Z.

2). 2sinx – 1 = 0
x = (–1) k /6 + k, k Z.

2. n = 1
sin 2= 0
удовлетворяют О.Д.З.

Ответ: х = + 2k, x = 5/3 + 2k, x = 5/6 + 2k, k Z.

2). введем подстановку t = 2x,
, cos t > 0.
1 – sin t = 2 cos 2 t

1). sin t = –1,
t = – /2 + 2 k, k Z;

2). sin t = 1/2,
t = (–1) n /6 + n, n Z;

I. t = – /2 + 2 k, k Z; 1. k = 0 t = – /2 удовлетворяют О.Д.З.	II. t = (–1) n /6 + n, n Z; 1. n = 0 t = /6 удовлетворяют О.Д.З. 2. n = 1 t = 5 /6 не удовлетворяют О.Д.З.
Ответ: t = – /2 + 2 k, x = – /4 + k, k Z,	t = /6 + 2 n, x = /12 + n, n Z.

3. Отбор корней.

1). tgx + tg2x = tg3x О.Д.З.: х /2+ k, x /4 + k, x /6 + k, k Z.

h = 0, x = 0 уд.
h = 1, x = уд.
h = 2, x = 2 уд.

m = 0, x = 0 уд.
m = 1, x = /2 не уд.
m = 2, x = уд.
m = 3, x = 3 /2 не уд.

Урок посвящён способам решения уравнения sin x + cos x = 1.

III. Ход работы.

Я буду ставить перед вами задачу, определив способ решения, а вы будете именно этим способом решать данное уравнение, используя различные приёмы. Работать будете на листочках. Кто раньше решит, выйдет и приведёт своё решение на обороте доски (такую возможность будут иметь одновременно 4 ученика).

По окончанию работы и сдачи листочков на проверку класс обсудит приведённые на доске варианты решений. Затем начнётся следующий этап работы. Не забывайте каждый раз подписывать листочки.

Различные способы решения тригонометрического уравнения sin x + cos x = 1.

I способ. Введение вспомогательного угла.

Рассмотрим два приёма:

Разделим обе части уравнения на :

Воспользуемся алгоритмом решения уравнений вида а sin x + b cos x = c.

применительно к уравнению sin x + cos x, имеем:

II способ. С помощью универсальной тригонометрической подстановки.

Запишите формулы универсальной подстановки для sin x, cos x . Кто первый закончит, покажет на доске.

(1)

Выводы: Обращение к функции tgx / 2 предполагает, что cosx / 2 0, т.е. x 2n, n Z.

При таком переходе возможна потеря решений, т.к. исходное уравнение имело смысл при всех значениях переменной х, в том числе и при x = + 2n, n Z.

Есть вероятность того, что они могут оказаться корнями исходного уравнения,

поэтому надо проверить, не являются ли значения x = + 2n, n Z решениями данного уравнения.

sin ( + 2n) + cos( + 2n) = 1

-1 1.

Следовательно, x = + 2n, n Z.

Решением уравнения не является и переход к функции tgx / 2, в данном случае потери решения за собой не повлечёт. Итак, по формулам (1) из исходного уравнения sin x + cos x = 1, получаем:

III способ. Сведение к однородному уравнению.

Возможно, ли получить из данного уравнения однородное уравнение?

Надо перейти к аргументу x/2 и применить формулы половинного аргумента к функциям в левой и правой частях уравнения sin x + cos x = 1.

Написать на листочках формулы, которые при этом используются, и то однородное уравнение, которое получится. Получили однородное уравнение второй степени.

2sinx/2*cosx/2 + cos 2 x/2- sin 2 x/2 = sin 2 x/2 + cos 2 x/2 (2)

Подпишите листочки и решите данное однородное тригонометрическое уравнение второй степени

2sinx/2*cosx/2 + cos 2 x/2- sin 2 x/2 = sin 2 x/2 + cos 2 x/2,

2sinx/2*cosx/2 + cos 2 x/2- sin 2 x/2 - sin 2 x/2 - cos 2 x/2 = 0

sinx/2*cosx/2 - sin 2 x/2 = 0

Это уравнение можно решить, используя различные приёмы.

Разделим обе части уравнения на cos 2 x/2, т.к. cos 2 x/2 0

Ответ: , где n, k Z

Рассмотрим решение уравнения (2) способом разложения на множители:

sinx/2*cosx/2 - sin 2 x/2 = 0,

sinx/2*(cosx/2 - sinx/2) = 0,

x = 2n, n Z;

b) cosx/2 – sinx/2 = 0

x = /2 + 2k, k Z.

Ответ : , где n, k Z.

IV способ. Преобразование суммы в произведение.

Запишите формулы преобразования суммы и разности тригонометрических функций в произведение. Кто первый закончит работу, воспроизведёт её на доске. Используя формулы преобразования суммы тригонометрических функций в произведение, решить данное уравнение:

а) Выразим cos x через sin(/2 – x):

О т в е т : , где n, k Z

sin x + cos x = 1

б) Выразим sin x через cos (/2 – х):

V способ. Применение формул половинного и двойного аргумента.

Напишите формулы тригонометрических функций двойного аргумента и половинного аргумента.

Запишите: sin x + cos x = 1; sin x = 1- cos x, приведите левую и правую части уравнения к аргументу х/2, используя формулы двойного и половинного угла, и решите получившееся уравнение.

2sinx/2 * cosx/2 = 2 sin 2 x/2 ,

sinx/2 * cosx/2 = sin 2 x/2 ,

x = /2 + 2k, k Z.

x = 2n; n, Z

Ответ: , где n, k Z.

Или это уравнение можно решить делением обеих частей на cos 2 x/2.

VI способ. Возведение обеих частей уравнения в квадрат:

sin x + cos x = 1,

(sin x + cos x) 2 = 1,

2 sin x cos x + 1= 1,

2 sin x cos x = 0,

При возведении в степень возможно появление посторонних решений уравнения, но не возможна потеря корней, т.е. получается уравнение-следствие. Причина приобретения корней состоит в том, что при возведении в квадрат чисел, равных по абсолютной величине, но разных по знаку, получается один и тот же результат.

При возведении в квадрат обеих частей уравнения sin x + cos x = 1, мы производим эту же операцию и с частями "теневого" уравнения (- sin x - cos x = 1), поскольку результат этих действий будет один и тот же.

Следовательно, по окончании решения, обязательно следует производить отбор корней.

1. Проверим корни вида x = j:

Значит, значения x = 2k, k Z, являются решениями исходного уравнения.

х= j , при j = 2k + 1, k Z.

следовательно, значения x = 2(k+1), где k Z, не являются решениями исходного уравнения.

2. Проверяем корни вида x = /2 + j, j Z:

j = 2n : x = /2+ 2n, где n Z.

Значит, значения x = /2+ 2n, где n Z являются решениями исходного уравнения.

x = /2 + 2(n+1); n Z.

следовательно, значения x = /2 + 2(n+1); n Z не являются решениями исходного уравнения.

Ответ : , где n, k Z.

VII способ. Замена cos x выражением :

Проверив результат, убеждаемся, что из серии x = k, k Z решением исходного уравнения являются только значения х вида: x = 2h, где h Z при k = 2h.

Ответ : , где n, h Z.

VIII способ. Графическое решение уравнения sin x + cos x = 1.

Предварительно проводится фронтальная беседа.

1. Что значит решить уравнение графически?

2. Как можно решить графически данное уравнение?

1. Построить в одной системе координат графики функций:

Абсциссы точек пересечения графиков функций и являются решением данного уравнения.

2. Построить график функции y = sin x+ cos x –1.

Абсциссы точек пересечения графика с осью абсцисс являются решением исходного уравнения.

3. Построение графиков на экране компьютера:

Масштаб – количество точек на экране, приходящееся на единицу значения.

Пиксель – наименьший объект графической среды, характеризующийся координатой Х и У (это точка на экране).

Window (x1, y1) – (x2, y2).

Line (x, y) – (x2, y2), c

Locate x, y: PRINT "Y".

Выполняем решение систем (1) на компьютере по соответствующим программам.

IV. Домашнее задание:

Решить различными способами уравнение sinx – cosx = 1 или любое другое уравнение.

sin x + cos x = 1;
Возведем правую и левую часть выражения в квадрат, тогда получим:
(sin x + cos x) ^ 2 = 1 ^ 2;
sin ^ 2 x + 2 * sin x * cos x + сos ^ 2 x = 1;
(sin ^ 2 x + cos ^ 2 x) + 2 * sin x * cos x = 1;
Так как, по формуле тригонометрии sin ^ 2 x + cos ^ 2 x = 1 и 2 * sin x * cos x = sin (2 * x), тогда получим:
1 + 2 * sin x * cos = 1;
2 * sin x * cos x = 1 - 1;
2 * sin x * cos x = 0;
sin x * cos x = 0;
1) sin x = 0;
x = pi * n, где n принадлежит Z;
2) cos x = 0;
x = pi / 2 + pi * n, где n принадлежит Z.

cosx - sinx = 1 ;
Возведем обе части выражения в квадрат, тогда получим:
( cosx - sinx ) ^ 2 = 1 ^ 2;
cosx ^ 2 - 2 * cosx * sinx + sinx ^ 2 = 1 ;
- 2 * cosx * sinx + ( sinx ^ 2 + cosx ^ 2 ) = 1 ;
- 2 * cosx * sinx + 1 = 1 ;
- 2 * cosx * sinx = 1 - 1 ;
- 2 * cosx * sinx = 0 ;
2 * cosx * sinx = 0 ;
cosx * sinx = 0 ;
Получим 2 уравнения: cosx =0 и sinx = 0. Решим их по отдельности.
1 ) cosx = 0 ;
x = pi / 2 + pi * n, где n принадлежит Z ;
2 ) sinx = 0 ;
x = pi * n, где n принадлежит Z ;
Ответ: x = pi / 2 + pi * n и x = pi * n, где n принадлежит Z.

Читайте также: