Метод оценки при решении тригонометрических уравнений

Всегда прекрасен самолет под облаками,
И корабли прекрасны все до одного,
Но трудно самолет обнять руками,
И трудно пароход обнять руками,
А пони так легко обнять руками,
И так прекрасно нам обнять его!

(Слова детской песенки)

Однажды известного физика А.Эйнштейна спросили: "Как делаются открытия?" Эйнштейн ответил: "А так: все знают, что вот этого делать нельзя. И вдруг появляется человек, который не знает, что этого нельзя. Он и делает открытие". Конечно, это была лишь шутка. Дело не в том, чтобы не знать. Знать надо! А ещё надо сомневаться, не брать на веру всё, чему учили деды, копать глубже, смотреть лучше. И сегодня я предлагаю вам отойти от традиционных решений, попробовать взглянуть на задания с необычной стороны.

1. Решим уравнение

cos · cos = 1.

Наверное, можно применить формулы двойного и тройного угла, но мы попробуем оценить выражения, входящие в уравнение. Поскольку cos t не больше 1, то при умножении можно получить 1 только в одном из случаев:

Вторая система не имеет решений, а решениями первой системы, а значит и первоначального уравнения, являются = 2 m, где m є z.

2. Решим уравнение

cos img6.gif (58 bytes) · cos img6.gif (58 bytes)= 1.

Не забудем, что решениями могут являться значения х не меньше 4, поскольку выражение (х - 4) находится под знаком арифметического квадратного корня. Из тех же соображений, что и при решении примера 1, получим, что при умножении можно получить 1 только в одном из случаев:

Решая отдельно эти системы, получим, что решением первой системы является число 4, а у второй системы решений нет.

Таким образом, х = 4 - решение первоначального уравнения.

3. Решим уравнение:

3cos х - 4sin х =.

Легко показать, что выражение, стоящее в левой части уравнения

-5 img8.gif (55 bytes) 3 cos х - 4 sin х img8.gif (55 bytes) 5,

а выражение, стоящее в правой части уравнения

= = img9.gif (55 bytes) 6.

Таким образом, данное уравнение решений не имеет.

4. Решим уравнение:

sin - sin · cos = 1, 5.

Используя метод вспомогательного угла, оценим выражение, стоящее в левой части уравнения. Получим, что

sin х - sin · cos х = ·(sin · sin х - cos · cos х) =

= - · cos,

где = ± arccos .

При этом,

0 img8.gif (55 bytes) sin2 15x img8.gif (55 bytes) 1,

1 img8.gif (55 bytes) img8.gif (55 bytes) 2,

1 img8.gif (55 bytes) img8.gif (55 bytes) и

-img8.gif (55 bytes) · cos img8.gif (55 bytes) .

Таким образом, левая часть img8.gif (55 bytes), а правая равна 1,5. А это невозможно. Значит, уравнение решений не имеет.

5. Решим уравнение

sin - sin = cos· cos х + 2 cos - 6.

Запишем уравнение в виде sin - 2 cos = cos · cos + sin - 6. А теперь оценим, используя метод вспомогательного угла, выражения, стоящие в левой и правой частях уравнения.

1) sin - 2 cos = ·

= - cos = - 4 cos и -4 img8.gif (55 bytes) - 4 cos img8.gif (55 bytes) 4.

2) cos · cos х + sin х - 6 = · ( cos · cos x + sin · sin x) - 6 =

= cos - 6,

где = ± arccos .

При этом,

0 cos2 24x 1,

3 3 + cos2 24x 4,

2,

- 2 cos 2,

- 8 cos - 6 - 4.

Таким образом, левая часть - 4, а правая часть - 4. Их равенство возможно только при выполнении условия:

Решая эту систему, получим, что х = + 2img6.gif (58 bytes)m, где m Z.

6. Для каждого а решить уравнение 4 cos х · sin a +2 sin х · cos a - 3 cos a =.

4 cos х · sin a + (2 sin х - 3) ·cos a =.

Оценим выражение, стоящее в левой части уравнения:

4 cos х · sin a + (2 sin х - 3) ·cos a = · (sin · sin а +

+ cos · cos а) = cos =

=cos = cos ,

где = ± arccos .

При этом, - 12 sin2 - 12 sin + 25 = -12 · ( sin2 + sin - ) =

= - 12 · = - 12 · =

= - 12 · + 28 28, а 0 .

Таким образом, cos = при

Поскольку, = ±arccos + 2?k =

= ±arccos + 2k = ± arccos + 2k=

= ± arccos + 2k == ± arccos + 2k,

Я надеюсь, вам понравился такой способ решения уравнений и неравенств, ведь он действительно похож на маленького пони, которого так легко обнять (то есть применить метод оценки частей уравнений и неравенств), но для этого его надо понять и полюбить.