Comment résoudre une équation avec des sinus. Résoudre les équations trigonométriques les plus simples

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Méthodes de résolution des équations trigonométriques

Présentation 2

Méthodes de résolution des équations trigonométriques 5

Algébrique 5

Résolution d'équations à l'aide de la condition d'égalité pour les fonctions trigonométriques du même nom 7

Affacturage 8

Réduction à l'équation homogène 10

Introduction de coin auxiliaire 11

Convertir le travail en somme 14

Substitution universelle 14

Conclusion 17

introduction

Jusqu'à la dixième année, l'ordre des actions de nombreux exercices menant au but est généralement défini sans ambiguïté. Par exemple, les équations et inégalités linéaires et quadratiques, les équations fractionnaires et les équations réductibles au quadratique, etc. Sans examiner en détail le principe de résolution de chacun des exemples ci-dessus, notons ce qui est commun qui est nécessaire pour leur solution réussie.

Dans la plupart des cas, il est nécessaire d'établir à quel type de tâche appartient la tâche, de rappeler la séquence d'actions menant au but et d'effectuer ces actions. De toute évidence, le succès ou l'échec d'un étudiant dans la maîtrise des méthodes de résolution d'équations dépend principalement de sa capacité à déterminer correctement le type d'équation et à se souvenir de la séquence de toutes les étapes de sa résolution. Bien entendu, cela suppose que l'étudiant ait les compétences pour effectuer des transformations et des calculs identiques.

Une situation complètement différente se produit lorsqu'un élève rencontre des équations trigonométriques. En même temps, il n'est pas difficile d'établir le fait que l'équation est trigonométrique. Des difficultés surviennent lors de la recherche d'un ordre d'actions qui conduirait à un résultat positif. Et ici, l'étudiant fait face à deux problèmes. Il est difficile de déterminer le type à partir de l'apparition de l'équation. Et sans connaître le type, il est quasiment impossible de choisir la bonne formule parmi plusieurs dizaines disponibles.

Pour aider les élèves à trouver le bon chemin dans le labyrinthe complexe des équations trigonométriques, ils sont d'abord initiés aux équations qui, après avoir introduit une nouvelle variable, sont réduites à des carrés. Ensuite, les équations homogènes sont résolues et réduites à elles. Tout se termine, en règle générale, par des équations, pour la solution desquelles il faut factoriser le membre gauche, puis égaliser chacun des facteurs à zéro.

Réalisant que la douzaine d'équations analysées dans les leçons n'est clairement pas suffisante pour lancer l'élève dans un voyage indépendant sur la « mer » trigonométrique, l'enseignant ajoute quelques recommandations supplémentaires de sa part.

Pour résoudre l'équation trigonométrique, il faut essayer :

Réduisez toutes les fonctions incluses dans l'équation à « angles égaux » ;

Réduire l'équation à « fonctions identiques » ;

Factoriser le côté gauche de l'équation, etc.

Mais, malgré la connaissance des types de base d'équations trigonométriques et de plusieurs principes pour trouver leur solution, de nombreux étudiants se retrouvent encore dans une impasse avant chaque équation qui est légèrement différente de celles qui ont été résolues auparavant. On ne sait toujours pas ce que l'on doit rechercher, ayant telle ou telle équation, pourquoi dans un cas il est nécessaire d'appliquer les formules d'un double angle, dans l'autre - moitié et dans le troisième - des formules d'addition, etc.

Définition 1. La trigonométrie est une équation dans laquelle l'inconnue est contenue sous le signe de fonctions trigonométriques.

Définition 2. Ils disent qu'une équation trigonométrique a les mêmes angles si toutes les fonctions trigonométriques qui y sont incluses ont des arguments égaux. Une équation trigonométrique est dite avoir les mêmes fonctions si elle ne contient qu'une seule des fonctions trigonométriques.

Définition 3. Le degré d'un monôme contenant des fonctions trigonométriques est la somme des exposants des puissances des fonctions trigonométriques qu'il contient.

Définition 4. Une équation est dite homogène si tous les monômes qu'elle contient ont le même degré. Ce degré est appelé l'ordre de l'équation.

Définition 5.Équation trigonométrique contenant uniquement des fonctions péché et car, est appelé homogène si tous les monômes par rapport aux fonctions trigonométriques ont le même degré, et les fonctions trigonométriques elles-mêmes ont des angles égaux et le nombre de monômes est 1 de plus que l'ordre de l'équation.

Méthodes de résolution des équations trigonométriques.

La résolution d'équations trigonométriques se compose de deux étapes : transformer l'équation pour obtenir sa forme la plus simple et résoudre l'équation trigonométrique la plus simple résultante. Il existe sept méthodes de base pour résoudre les équations trigonométriques.

je. Méthode algébrique. Cette méthode est bien connue en algèbre. (Substitution variable et méthode de substitution).

Résoudre des équations.

1)

Introduisons la notation X=2 péché3 t, on a

En résolvant cette équation, on obtient :
ou

celles. peut être écrit

Lors de l'enregistrement de la décision reçue en raison de la présence de signes diplôme
cela n'a aucun sens d'écrire.

Réponse:

Nous désignons

On obtient l'équation quadratique
... Ses racines sont des nombres
et
... Par conséquent, cette équation se réduit aux équations trigonométriques les plus simples
et
... En les résolvant, nous trouvons que
ou
.

Réponse:
;
.

Nous désignons

ne satisfait pas à la condition

Veux dire

Réponse:

Transformons le côté gauche de l'équation :

Ainsi, cette équation initiale peut s'écrire sous la forme :

, c'est à dire.

En désignant
, on a
Après avoir résolu cette équation quadratique, on a :

ne satisfait pas à la condition

Nous écrivons la solution de l'équation originale :

Réponse:

Substitution
réduit cette équation à une équation quadratique
... Ses racines sont des nombres
et
... Parce que
, alors l'équation donnée n'a pas de racines.

Réponse : il n'y a pas de racines.

II... Résolution d'équations utilisant la condition d'égalité des mêmes fonctions trigonométriques.

une)
, si

b)
, si

v)
, si

En utilisant ces conditions, considérons la solution des équations suivantes :

6)

En utilisant ce qui a été dit dans la partie a), nous trouvons que l'équation a une solution si et seulement si
.

En résolvant cette équation, on trouve
.

Nous avons deux groupes de solutions :

.

7) Résoudre l'équation :
.

En utilisant la condition b), on en déduit que
.

En résolvant ces équations du second degré, on obtient :

.

8) Résoudre l'équation
.

De cette équation, on en déduit que. En résolvant cette équation quadratique, on trouve que

.

III... Factorisation.

Nous considérons cette méthode par des exemples.

9) Résoudre l'équation
.

Solution. Déplacer tous les termes de l'équation vers la gauche :.

Transformez et factorisez l'expression du côté gauche de l'équation :
.

.

.

1)
2)

Parce que
et
ne pas prendre la valeur zéro

en même temps, puis nous divisons les deux parties

équations pour
,

Réponse:

10) Résoudre l'équation :

Solution.

ou


Réponse:

11) Résoudre l'équation

Solution:

1)
2)
3)

,


Réponse:

IV... Réduction à une équation homogène.

Pour résoudre une équation homogène il faut :

Déplacez tous ses membres vers la gauche ;

Déplacez tous les facteurs communs hors des parenthèses ;

Réglez tous les facteurs et parenthèses à zéro ;

Les parenthèses égales à zéro donnent une équation homogène de moindre degré, qu'il convient de diviser par
(ou
) au niveau supérieur;

Résoudre l'équation algébrique résultante pour
.

Considérons quelques exemples :

12) Résoudre l'équation :

Solution.

Divisez les deux côtés de l'équation par
,

Présentation de la notation
, nommé

racines de cette équation :

d'où 1)
2)

Réponse:

13) Résoudre l'équation :

Solution. En utilisant les formules du double angle et l'identité trigonométrique de base, nous réduisons cette équation à un demi-argument :

Après réduction des termes similaires, on a :

En divisant la dernière équation homogène par
, on a

je vais désigner
, on obtient l'équation quadratique
dont les racines sont les nombres

De cette façon

Expression
disparaît à
, c'est à dire. à
,
.

Notre solution à l'équation n'inclut pas ces nombres.

Réponse:
, .

V... Introduction d'un angle auxiliaire.

Considérons une équation de la forme

a, b, c- les coefficients, X- l'inconnu.

Nous divisons les deux côtés de cette équation par

Or les coefficients de l'équation ont les propriétés du sinus et du cosinus, à savoir : le module de chacun d'eux ne dépasse pas un, et la somme de leurs carrés est 1.

Ensuite, nous pouvons les noter en conséquence
(ici - angle auxiliaire) et notre équation prend la forme :.

Puis

Et sa décision

Notez que les désignations introduites sont mutuellement interchangeables.

14) Résoudre l'équation :

Solution. Ici
, donc nous divisons les deux côtés de l'équation par

Réponse:

15) Résoudre l'équation

Solution. Parce que
, alors cette équation est équivalente à l'équation


Parce que
, alors il existe un angle tel que
,
(celles.
).

On a

Parce que
, alors on obtient finalement :


.

Notez qu'une équation de la forme a une solution si et seulement si

16) Résoudre l'équation :

Pour résoudre cette équation, on regroupe les fonctions trigonométriques avec les mêmes arguments

Divisez les deux membres de l'équation par deux

On transforme la somme des fonctions trigonométriques en un produit :

Réponse:

VI... Convertir une œuvre en somme.

Les formules correspondantes sont utilisées ici.

17) Résoudre l'équation :

Solution. Convertissez le membre de gauche en somme :

VII.Substitution générique.

,

ces formules sont vraies pour tout le monde

Substitution
appelé universel.

18) Résoudre l'équation :

Solution : remplacez et
à leur expression à travers
et dénoter
.

On obtient l'équation rationnelle
qui se convertit en carré
.

Les racines de cette équation sont les nombres
.

Par conséquent, le problème a été réduit à la résolution de deux équations
.

On trouve que
.

Afficher la valeur
ne satisfait pas l'équation d'origine, ce qui est vérifié en vérifiant - substitution de cette valeur t dans l'équation originale.

Réponse:
.

Commenter. L'équation 18 pourrait être résolue d'une manière différente.

Divisez les deux membres de cette équation par 5 (c'est-à-dire par
):
.

Parce que
, alors il y a un tel nombre
, Quel
et
... L'équation prend donc la forme :
ou
... De là, nous trouvons que

.

19) Résoudre l'équation
.

Solution. Étant donné que les fonctions
et
ont la plus grande valeur égale à 1, alors leur somme est égale à 2, si
et
, simultanément, c'est
.

Réponse:
.

Lors de la résolution de cette équation, la limitation des fonctions et a été utilisée.

Conclusion.

Travaillant sur le thème « Solutions d'équations trigonométriques », il est utile pour chaque enseignant de suivre ces recommandations :

    Systématiser les méthodes de résolution des équations trigonométriques.

    Choisissez vous-même les étapes pour effectuer l'analyse de l'équation et les signes de l'opportunité d'utiliser l'une ou l'autre méthode de résolution.

    Réfléchir aux moyens d'autocontrôle de leurs activités pour la mise en œuvre de la méthode.

    Apprenez à composer « vos » équations pour chacune des méthodes étudiées.

Annexe 1

Résoudre des équations homogènes ou homogènes.

1.

Rép.

Rép.

Rép.

5.

Rép.

Rép.

7.

Rép.

Rép.

Beaucoup Problèmes mathématiques, en particulier ceux qui surviennent avant la 10e année, l'ordre des actions exécutées qui mèneront à l'objectif est clairement défini. De tels problèmes incluent, par exemple, les équations linéaires et quadratiques, les inégalités linéaires et quadratiques, les équations fractionnaires et les équations qui se réduisent au quadratique. Le principe d'une solution réussie de chacune des tâches mentionnées est le suivant: il est nécessaire d'établir quel type de problème à résoudre, de se souvenir de la séquence d'actions nécessaire qui conduira au résultat souhaité, c'est-à-dire répondez et suivez ces étapes.

Il est évident que le succès ou l'échec dans la résolution d'un problème particulier dépend principalement de la façon dont le type d'équation à résoudre est correctement déterminé, de la façon dont la séquence de toutes les étapes de sa solution est correctement reproduite. Bien entendu, il est nécessaire d'avoir des compétences pour effectuer des transformations et des calculs identiques.

La situation est différente avec équations trigonométriques.Établir le fait que l'équation est trigonométrique n'est pas difficile du tout. Des difficultés surgissent pour déterminer la séquence d'actions qui conduirait à la bonne réponse.

L'apparition d'une équation peut parfois être difficile pour déterminer son type. Et sans connaître le type d'équation, il est quasiment impossible de choisir celle que l'on souhaite parmi plusieurs dizaines de formules trigonométriques.

Pour résoudre l'équation trigonométrique, il faut essayer :

1. ramener toutes les fonctions incluses dans l'équation à « angles égaux » ;
2. amener l'équation aux « mêmes fonctions » ;
3. factoriser le côté gauche de l'équation, etc.

Envisager méthodes de base pour résoudre les équations trigonométriques.

I. Réduction aux équations trigonométriques les plus simples

Schéma de solution

Étape 1. Exprimer une fonction trigonométrique en termes de composants connus.

Étape 2. Trouver l'argument d'une fonction par les formules :

cos x = a; x = ± arccos a + 2πn, n ЄZ.

sin x = a; x = (-1) n arcsin a + n, n Z.

tg x = a; x = arctan a + n, n Z.

ctg x = a; x = arcctg a + n, n Z.

Étape 3. Trouver une variable inconnue.

Exemple.

2 cos (3x - π / 4) = -√2.

Solution.

1) cos (3x - π / 4) = -√2 / 2.

2) 3x - π / 4 = ± (π - π / 4) + 2πn, n Z ;

3x - π / 4 = ± 3π / 4 + 2πn, n Z.

3) 3x = ± 3π / 4 + π / 4 + 2πn, n Z ;

x = ± 3π / 12 + / 12 + 2πn / 3, n Z ;

x = ± π / 4 + / 12 + 2πn / 3, n Z.

Réponse : ± π / 4 + π / 12 + 2πn / 3, n Z.

II. Substitution de variables

Schéma de solution

Étape 1. Apportez l'équation à une forme algébrique par rapport à l'une des fonctions trigonométriques.

Étape 2. Notons la fonction résultante par la variable t (si nécessaire, introduisez des restrictions sur t).

Étape 3.Écrivez et résolvez l'équation algébrique résultante.

Étape 4. Faites un remplacement inversé.

Étape 5. Résoudre l'équation trigonométrique la plus simple.

Exemple.

2cos 2 (x / 2) - 5sin (x / 2) - 5 = 0.

Solution.

1) 2 (1 - sin 2 (x / 2)) - 5 sin (x / 2) - 5 = 0;

2sin 2 (x / 2) + 5sin (x / 2) + 3 = 0.

2) Soit sin (x / 2) = t, où | t | 1.

3) 2t 2 + 5t + 3 = 0 ;

t = 1 ou e = -3/2, ne satisfait pas la condition | t | 1.

4) péché (x / 2) = 1.

5) x / 2 = / 2 + 2πn, n Z ;

x = + 4πn, n Z.

Réponse : x = π + 4πn, n Z.

III. Méthode de réduction de l'ordre des équations

Schéma de solution

Étape 1. Remplacez l'équation donnée par une équation linéaire, en utilisant les formules de réduction de degré pour cela :

sin 2 x = 1/2 (1 - cos 2x);

cos 2 x = 1/2 (1 + cos 2x);

tg 2 x = (1 - cos 2x) / (1 + cos 2x).

Étape 2. Résoudre l'équation résultante en utilisant les méthodes I et II.

Exemple.

cos 2x + cos 2 x = 5/4.

Solution.

1) cos 2x + 1/2 (1 + cos 2x) = 5/4.

2) cos 2x + 1/2 + 1/2 cos 2x = 5/4;

3/2 cos 2x = 3/4;

2x = ± π / 3 + 2πn, n Z ;

x = ± / 6 + n, n Z.

Réponse : x = ± π / 6 + πn, n Z.

IV. Équations homogènes

Schéma de solution

Étape 1. Apportez cette équation à la forme

a) a sin x + b cos x = 0 (équation homogène du premier degré)

ou à l'esprit

b) a sin 2 x + b sin x cos x + c cos 2 x = 0 (équation homogène du second degré).

Étape 2. Divisez les deux côtés de l'équation par

a) cos x 0 ;

b) cos 2 x 0;

et obtenez l'équation pour tg x :

a) a tg x + b = 0 ;

b) a tg 2 x + b arctan x + c = 0.

Étape 3. Résoudre l'équation en utilisant des méthodes connues.

Exemple.

5sin 2 x + 3sin x cos x - 4 = 0.

Solution.

1) 5sin 2 x + 3sin x cos x - 4 (sin 2 x + cos 2 x) = 0 ;

5sin 2 x + 3sin x · cos x - 4sin² x - 4cos 2 x = 0 ;

sin 2 x + 3sin x cos x - 4cos 2 x = 0 / cos 2 x ≠ 0.

2) tg 2 x + 3tg x - 4 = 0.

3) Soit tg x = t, alors

t 2 + 3t - 4 = 0 ;

t = 1 ou t = -4, donc

tg x = 1 ou tg x = -4.

De la première équation x = / 4 + πn, n Z; à partir de la deuxième équation x = -arctg 4 + k, k Z.

Réponse : x = / 4 + n, n Z ; x = -arctg 4 + k, k Z.

V. Méthode de transformation d'une équation à l'aide de formules trigonométriques

Schéma de solution

Étape 1. En utilisant toutes sortes de formules trigonométriques, amenez cette équation à l'équation résolue par les méthodes I, II, III, IV.

Étape 2. Résoudre l'équation résultante par des méthodes connues.

Exemple.

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

Solution.

1) (péché x + péché 3x) + péché 2x = 0 ;

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

2) sin 2x (2cos x + 1) = 0 ;

sin 2x = 0 ou 2cos x + 1 = 0 ;

De la première équation 2x = / 2 + πn, n Z; à partir de la deuxième équation cos x = -1/2.

On a x = / 4 + πn / 2, n Z ; à partir de la deuxième équation x = ± (π - π / 3) + 2πk, k Є Z.

En conséquence, x = / 4 + πn / 2, n Z ; x = ± 2π / 3 + 2πk, k Z.

Réponse : x = / 4 + n / 2, n Z ; x = ± 2π / 3 + 2πk, k Z.

La capacité à résoudre des équations trigonométriques est très important, leur développement demande des efforts importants, tant de la part de l'élève que de la part de l'enseignant.

De nombreux problèmes de stéréométrie, de physique, etc. sont liés à la résolution d'équations trigonométriques.Le processus de résolution de tels problèmes, pour ainsi dire, contient de nombreuses connaissances et compétences acquises lors de l'étude des éléments de la trigonométrie.

Les équations trigonométriques occupent une place importante dans le processus d'enseignement des mathématiques et le développement de la personnalité en général.

Vous avez encore des questions ? Vous ne savez pas comment résoudre les équations trigonométriques ?
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