Тема

Тригонометрические уравнения

Квадратные уравнения

Некоторые тригонометрические уравнения можно свести к квадратным, если выполнить замену.

Пример №1. Найдите корни квадратного уравнения.

8sin2x6sinx5=0Пусть t=sinx8t26t5=0D=36+160=196t1,2=6±19628t1=54t2=12sinx=54sinx=1254[1;1]    xx1=π6+2πn,nZx2=5π6+2πn,nZОтветπ6+2πn,nZ;5π6+2πn,nZ;8\sin^2 x - 6\sin{x} - 5 = 0 \\ \text{Пусть } t = \sin x \\ 8t^2 - 6t - 5 = 0 \\ D = 36 + 160 = 196 \\ t_{1,2} = \dfrac{6 \pm \sqrt{196}}{2 * 8} \\ \begin{align*} & t_1 = \dfrac{5}{4} & \qquad & t_2 = -\dfrac{1}{2} \\ & \sin x = \dfrac{5}{4} & & \sin x = -\dfrac{1}{2} \\ & \dfrac{5}{4} \notin [-1; 1] \implies x \in \varnothing & & \boxed{x_1 = -\dfrac{\pi}{6} + 2 \pi n, n \in \Z} \\ & & & \boxed{x_2 = -\dfrac{5 \pi}{6} + 2 \pi n, n \in \Z} \end{align*} \\ \begin{align*} \text{\underline{Ответ}: } &-\frac{\pi}{6} + 2 \pi n, n \in \Z; \\ &-\frac{5 \pi}{6} + 2 \pi n, n \in \Z; \end{align*}

Бывают случаи, когда нам даны разные тригонометрические функции, тогда следует сделать перевод той, что стоит под квадратом, по основному тригонометрическому тождеству.

Теорема №1. Основное тригонометрическое тождество.

sin2x+cos2x=1 \sin^2{x} + \cos^2{x} = 1

Из него следует, что:

cos2x=1sin2xsin2x=1cos2x \cos^2{x} = 1 - \sin^2{x} \\ \sin^2{x} = 1 - \cos^2{x} \\

Пример №2. Найдите корни квадратного уравнения.

8cos2x+6sinx3=08(1sin2x)+6sinx3=088sin2x+6sinx3=08sin2x+6sinx5=0\begin{align*} 8 \cos^2{x} + 6 \sin{x} - 3 &= 0 \\ 8 (1 - \sin^2{x}) + 6 \sin{x} - 3 &= 0 \\ 8 - 8 \sin^2{x} + 6 \sin{x} - 3 &= 0 \\ 8 \sin^2{x} + 6 \sin{x} - 5 &= 0 \end{align*}

Дальше смотри «Пример № 1».

Если у нас нет свободного коэффициента, то следует вынести общий множитель в виде тригонометрической функции.

Пример №3. Найдите корни квадратного уравнения.

2sin2x3sinx=0sinx(2sinx3)=0sinx=0sinx3=0x=πn,nZsinx=3232[1;1]    xОтветπn,nZ2 \sin^2{x} - 3 \sin{x} = 0 \\ \sin{x} \cdot (2 \sin{x} - 3) = 0 \\ \begin{align*} & \sin{x} = 0 & \qquad & \sin{x} - 3 = 0 \\ & \boxed{x = \pi n, n \in \Z} & & \sin{x} = \frac{3}{2} \\ & & & \dfrac{3}{2} \notin [-1; 1] \implies x \in \varnothing \end{align*} \\ \text{\underline{Ответ}: } \pi n, n \in \Z

Однородные уравнения

Первой степени

Однородные уравнения первой степени имеют вид asinx+bcosx=0\boxed{a \sin x + b \cos x = 0}, их следует делить на cosx0\cos x \ne 0, тогда мы получим обычное уравнение с тангенсом.

В данном случае можно спокойно делить на cosx\cos x, потому что функции sin\sin и cos\cos не могут быть обе равны нулю при одном и том же значении аргумента, следовательно xx, при котором cosx=0\cos{x} = 0, не является решением уравнения.

Пример №4. Найдите корни квадратного уравнения.

3sinxcosx=03sinxcosx=0:cosx03tgx1=03tgx=1tgx=13x=arctg13+πn,nZОтветarctg13+πn,nZ\begin{align*} 3 \sin x - \cos x &= 0 \\ 3 \sin x - \cos x &= 0 \mid : \cos x \ne 0 \\ 3 \tg x - 1 &= 0 \\ 3 \tg x &= 1 \\ \tg x &= \frac{1}{3} \end{align*} \\ \boxed{x = \arctg \frac{1}{3} + \pi n, n \in \Z} \\ \text{\underline{Ответ}: } \arctg \frac{1}{3} + \pi n, n \in \Z

Второй степени

Однородные уравнения второй степени имеют вид asin2x+bsinxcosx+ccos2x=0\boxed{a \sin^2 x + b \sin x \cos x + c \cos^2 x = 0}, их следует делить на cos2x0\cos^2 x \ne 0, тогда мы получим квадратное уравнение с тангенсом.