求解三角方程

作者: Judy Howell
创建日期: 2 七月 2021
更新日期: 1 七月 2024
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内容

三角方程是具有可变三角曲线x的一个或多个三角函数的方程。求解x意味着找到其三角函数导致三角方程为真的三角曲线的值。

  • 解曲线的答案或值以度或弧度表示。例子:

x = Pi / 3; x = 5Pi / 6; x = 3Pi / 2; x = 45度; x = 37.12度; x = 178.37度

  • 注意:在单位圆上,任何曲线的三角函数等于相应角度的三角函数。单位圆定义了变量曲线x的所有三角函数。它也可以用作求解基本三角方程和不等式的证明。
  • 三角方程的示例:
    • sin x + sin 2x = 1/2;棕褐色x +轻便床x = 1.732;
    • cos 3x + sin 2x = cos x; 2sin 2x + cos x = 1。
  1. 单位圆。
    • 这是半径= 1的圆,其中O是原点。单位圆定义了变量曲线x的4个主要三角函数,将其逆时针旋转。
    • 当值x的曲线在单位圆上变化时,则保持:
    • 水平轴OAx定义了三角函数f(x)= cos x。
    • 垂直轴OBy定义了三角函数f(x)= sin x。
    • 垂直轴AT定义了三角函数f(x)= tan x。
    • 水平轴BU定义了三角函数f(x)= cot x。
  • 通过考虑圆上曲线x的不同位置,单位圆还用于求解基本三角方程和标准三角不等式。

  1. 了解解决方法。
    • 要求解三角方程,可以将其转换为一个或多个基本三角方程。求解三角方程最终导致求解4个基本三角方程。
  2. 知道如何求解基本三角方程。
    • 有四个基本的三角方程:
    • sin x = a; cos x = a
    • tan x = a;婴儿床x = a
    • 您可以通过研究曲线x在三角圆上的各个位置并使用三角转换表(或计算器)来求解基本三角方程。要完全理解如何求解这些和类似的基本三角方程,请阅读以下书籍:“三角:求解三角方程和不等式”(Amazon电子书2010)。
    • 例子1.求解sin x = 0.866。转换表(或计算器)给出答案:x = Pi / 3。三角圆给出了另一条曲线(2Pi / 3),其正弦值(0.866)相同。三角圆还提供了无限的答案,称为扩展答案。
    • x1 = Pi / 3 + 2k.Pi,x2 = 2Pi / 3。 (在时间段内回复(0,2Pi))
    • x1 = Pi / 3 + 2k Pi,x2 = 2Pi / 3 + 2k Pi。 (详细答案)。
    • 示例2.解:cos x = -1/2。计算器给出x = 2 Pi / 3。三角圆还给出x = -2Pi / 3。
    • x1 = 2Pi / 3 + 2k.Pi,x2 =-2Pi / 3。 (期间(0,2Pi)的答案)
    • x1 = 2Pi / 3 + 2k Pi,x2 = -2Pi / 3 +2k.Pi。 (扩展答案)
    • 示例3.求解:tan(x-Pi / 4)= 0。
    • x = Pi / 4; (回答)
    • x = Pi / 4 + k Pi; (扩展答案)
    • 示例4.求解:cot 2x = 1.732。计算器和三角圆给出:
    • x = Pi / 12; (回答)
    • x = Pi / 12 + k Pi; (扩展答案)
  3. 了解用于求解三角方程的变换。
    • 要将给定的三角方程转换为标准三角方程,请使用标准代数转换(因式分解,公因子,多项式...),三角函数的定义和性质以及三角恒等式。大约有31个,其中14个是从19到31的三角恒等式,也称为变换恒等式,因为它们用于三角方程的转换。见上本书。
    • 示例5:三角方程:sin x + sin 2x + sin 3x = 0可以使用三角恒等式转换为基本三角方程的乘积:4cos x * sin(3x / 2) * cos(x / 2)=要解决的基本三角方程为:cos x = 0; 0。 sin(3x / 2)= 0;和cos(x / 2)= 0。
  4. 查找已知三角函数的曲线。
    • 在学习如何求解三角方程之前,您需要知道如何快速找到已知三角函数的曲线。曲线(或角度)的转换值可以使用三角表或计算器确定。
    • 示例:求解cos x = 0.732。计算器给出解x = 42.95度。单位圆给出了余弦值相同的其他曲线。
  5. 在单位圆上画出答案的弧线。
    • 您可以创建一个图形来说明单位圆上的解决方案。这些曲线的端点是三角圆上的规则多边形。一些例子:
    • 曲线的端点x = Pi / 3 + k。Pi / 2是单位圆上的正方形。
    • x = Pi / 4 + k.Pi / 3的曲线由单位圆上六边形的坐标表示。
  6. 了解如何求解三角方程。
    • 如果给定的三角方程只包含一个三角函数,则将其求解为标准三角方程。如果给定方程包含两个或多个三角函数,则有2种求解方法,具体取决于转换方程的选项。
      • A.方法1。
    • 将三角方程转换为以下形式的乘积:f(x).g(x)= 0或f(x).g(x).h(x)= 0,其中f(x),g(x)和h(x)是基本的三角方程。
    • 例子6.解决:2cos x + sin 2x =0。(0 x 2Pi)
    • 解决方案。使用以下标识替换等式中的sin 2x:sin 2x = 2 * sin x * cos x。
    • cos x + 2 * sin x * cos x = 2cos x *(sin x + 1)=0。然后求解2个标准三角函数:cos x = 0,(sin x + 1)= 0。
    • 例子7.解决:cos x + cos 2x + cos 3x =0。(0 x 2Pi)
    • 解决方案:使用三角恒等式将其转换为乘积:cos 2x(2cos x + 1)=0。现在求解2个基本三角方程:cos 2x = 0和(2cos x + 1)= 0。
    • 例子8.解:sin x-sin 3x = cos 2x。 (0 x 2Pi)
    • 解决方案:使用三角恒等式将其转换为乘积:-cos 2x *(2sin x + 1)=0。现在求解2个基本三角方程:cos 2x = 0和(2sin x + 1)= 0。
      • B.方法2。
    • 仅将一个唯一的trig函数作为变量,将trig方程转换为trig方程。关于如何选择合适的变量,有一些技巧。常见变量为:sin x = t; cos x = t; cos 2x = t,tan x = t,tan(x / 2)= t。
    • 例子9.解:3sin ^ 2 x-2cos ^ 2 x = 4sin x + 7(0 x 2Pi)。
    • 解决方案。在公式中,将(cos ^ 2x)替换为(1-sin ^ 2x),并简化公式:
    • 3sin ^ 2 x-2 + 2sin ^ 2 x-4sin x-7 =0。现在使用sin x = t。该方程变为:5t ^ 2-4t-9 =0。这是一个有2个根的二次方程:t1 = -1和t2 = 9/5。我们可以拒绝第二个t2,因为> 1。现在求解:t = sin = -1-> x = 3Pi / 2。
    • 例子10.解:tan x + 2 tan ^ 2 x =轻便床x + 2。
    • 解决方案。使用tan x = t。将给定的方程转换为以t为变量的方程:(2t +1)(t ^ 2-1)=0。从该乘积中求解t,然后求解x的标准三角方程tan x = t。
  7. 解决特殊的三角方程。
    • 有一些特殊的三角方程需要一些特定的转换。例子:
    • a * sin x + b * cos x = c; a(sin x + cos x)+ b * cos x * sin x = c;
    • a * sin ^ 2 x + b * sin x * cos x + c * cos ^ 2 x = 0
  8. 了解三角函数的周期性。
    • 所有三角函数都是周期性的,这意味着它们在旋转一段时间后会返回相同的值。例子:
      • 函数f(x)= sin x具有2Pi作为周期。
      • 函数f(x)= tan x以Pi为周期。
      • 函数f(x)= sin 2x具有Pi作为周期。
      • 函数f(x)= cos(x / 2)具有4Pi作为周期。
    • 如果在练习/测试中指定了时间段,那么您只需要找到该时间段内的曲线x。
    • 注意:求解三角方程是棘手的,通常会导致错误和错误。因此,应仔细检查答案。解决后,您可以使用图形计算器检查答案,以直接表示给定的三角方程R(x)=0。答案(作为平方根)以小数位给出。例如,Pi的值为3.14