- •85 Тишин в. И. Основные методы решения тригонометрических уравнений
- •Тригонометрические уравнения
- •1. Метод разложения на множители
- •Пример 12. Решить уравнение
- •Задание 1
- •2. Метод замены переменных и сведение к алгебраическим уравнениям
- •2.1. Применение формул двойного и половинного аргумента
- •3. Уравнения, однородные относительнои
- •2.2. Применение формул приведения
- •Задание 2
- •3.1. Применение формул приведения
- •Задание 3
- •Задание 4
- •4. Метод замены переменных
- •4.1. Замена.
- •Задание 5
- •4.2. Замена
- •4.3. Случаи, когда в уравнении не содержится
- •4.4. Случаи, когда аргументы кратны 2x и X
- •Задание 6
- •4.5. Замена. Универсальная тригонометрическая подстановка
- •Задание 7
- •5. Метод оценки левой и правой частей уравнения
- •Задание 8
- •6. Введение вспомогательного аргумента
- •Задание 9
- •7. Системы тригонометрических уравнений
- •Задание 10
Задание 4
111.
.112.
.
113.
.
4. Метод замены переменных
4.1. Замена.
Пусть
дано некоторое тригонометрическое
уравнение F(x) = 0. Обозначим через g(x)
функцию
и введем новое неизвестное
.
Если удастся выразить функцию F(x) через
t, т. е. представить ее в виде
,
то решение уравнения F(x) = 0 будет сведено
к решению уравнения f(t) = 0. Разумеется,
не всегда левую часть F(x) удается
достаточно просто выразить через
.
Мы рассмотрим несколько случаев, когда это удается сделать.
Введем
(в некотором тригонометрическом
уравнении) новое неизвестное
,
тогда, применяя тождество
,
находим
.
Ясно,
что если уравнение содержит сумму
функций
и синус двойного угла
,
тогда его можно выразить через t.
Если
левая часть тригонометрического
уравнения F(x) = 0 может быть выражена
через
и
,
то целесообразно применить замену
неизвестного по формулам
,
.
Пример
114.
Решите уравнение
.
Решение
Пусть
,
тогда
,
получим квадратное уравнение:
.
Получим совокупность уравнений:
.
Ответ:
.
Замечание.
Уравнение
имеет решения в том и только в том случае,
когда дискриминант уравнения
неотрицателен и по крайней мере один
из корней этого уравнения удовлетворяет
условию
,
так как
.
Аналогично
решаются уравнения вида
.
Здесь
удобно положить
и тогда
.
Пример
115.
Решите уравнение
.
Решение
1-й способ
Положим
,
тогда
,
,
получим уравнение:



Ответ:

2-й способ
.
Преобразуем уравнение, зная, что
:
![]()
,
![]()
Дальнейшее решение такое же, как и в первом способе. Применяя второй способ, мы обходимся без введения новых переменных и без подстановки, но использовать его может лишь опытный человек, который имеет достаточно большой навык в решении тригонометрических уравнений, искусственных преобразованиях и т. п.
Пример
116.
Решите уравнение
.
Решение
Положим
,
тогда
,
,
получим уравнение:

.
.
Ответ:
.
Пример
117.
Решите уравнение
.
Решение
Пусть
,
тогда
,
получим квадратное уравнение:
;
.
Ответ:
;
.
Пример
118.
Решите уравнение
.
Решение
Положим
,
тогда
,
,
получим уравнение:
-
не удовлетворяет условию
и является посторонним корнем.
.
Ответ:
.
Пример
119.
Решите уравнение
.
Решение
Пусть
,
тогда
,
получим уравнение:

-
не удовлетворяет условию
и является посторонним корнем.
,
.
Ответ:
.
Пример
120. Решите уравнение
.
Решение
Область
допустимых значений:

Преобразуем
уравнение:
![]()
![]()
.
Применим
подстановку
,
тогда![]()
,
получим уравнение


Определим, входят ли эти значения в область допустимых значений.
Проверим
значения
.

Оба
неравенства выполняются при всех
,
значит
- решения уравнения.
Проверим
.
значит,
m
может принимать значения равные: m
= 4n
и m
= 4n
+ 1, отсюда находим
.
Ответ:
.
Пример
121.
Решите уравнение
.
Решение
(Это один из способов решения. Другие будут приведены ниже).
Положим
,
тогда
,
,
получим систему уравнений:
.
Ответ:
.
Задание 5
122.
.123.
.
124.
.125.
.
126.
.127.
.
4.2. Замена
При
такой замене через t
легко выражаются
и
:
.
Если
левая часть тригонометрического
уравнения выражается через
,
и
,
то можно выполнить замену переменных
по формулам
причем
.(1)
Рассмотрим,
например, уравнение
.
Это уравнение можно привести к однородному уже известным нам способом.
Однако
проще его решить с помощью замены
,
получим уравнение:
.
Делая
обратную подстановку, получим уравнение
.
(К
такому же результату можно придти
заменив
).
Аналогично
можно решать уравнения вида
.
(В
этом уравнении замена основана на
формуле
).
Пример
128.
Решите уравнение
.
Решение
Преобразуем уравнение:
.
Выполним
замену:
,
получим уравнение:
.
.
Ответ:
.
Пример
129.
Решите уравнение
.
Решение
Преобразуем
уравнение, используя формулы:
,
получим уравнение:
.
-
эти корни не удовлетворяют условию
и являются посторонними,
.
Ответ:
.
Пример
130.
Решите уравнение
.
Решение
Область
допустимых значений:
.
Выполним
замену:
,
получим:

.
-
не удовлетворяет условию
и является посторонним корнем.
.
Определим значения x, которые входят в область допустимых значений.

Совокупность
неравенств, каждое из которых выполняется
при всех любых целых значениях
,
показывает, что все значенияx
входят в область допустимых значений.
Ответ:
.
Пример
131.
Решите уравнение
.
Решение
Выполним
замену:
,
получим:

.
![]()
.
Ответ:
.
