Тригонометрические уравнения, сводимые к квадратным

Содержание

Тригонометрические уравнения, сводимые к квадратным

Задание 14 - это твой главный источник баллов во второй части ЕГЭ. Тригонометрические уравнения, которые сводятся к квадратным, встречаются здесь очень часто. Внешне они могут выглядеть пугающе из-за разных функций или двойных углов, но на деле решаются по одному и тому же простому шаблону.

Суть метода такая: с помощью формул приводишь уравнение к одной функции (только синусу или только косинусу) с одинаковым аргументом, а затем делаешь замену переменной и решаешь обычное квадратное уравнение. После обратной замены остаётся простейшее тригонометрическое уравнение вида sin⁡x=a\sin x = a или cos⁡x=a\cos x = a - с ним ты уже умеешь работать.

Основные формулы

Чтобы свести уравнение к квадратному, тебе понадобится всего пара базовых формул. Учить десятки тождеств для этого типа задач не нужно.

Выбор формы зависит от того, какая ещё функция есть в уравнении: если рядом стоит sin⁡x\sin x, бери запись через sin⁡2x\sin^2 x; если cos⁡x\cos x - через cos⁡2x\cos^2 x.

Алгоритм решения

Почему у sin⁡x=t\sin x = t всегда две серии -- на окружности:

Примеры решения

Ниже две типичные задачи в стиле реального ЕГЭ. Первая - на основное тождество и отрицательные углы с отбором по окружности, вторая - на двойной угол с отбором двойным неравенством. Оба метода отбора работают одинаково хорошо - выбирай тот, что тебе удобнее.

Пример 1. Основное тождество и отрицательный угол

Условие: а) Решите уравнение

2sin⁡2x+5cos⁡(−x)−4=02\sin^2 x + 5\cos(-x) - 4 = 0

б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [π; 3π]\left[ \pi;\, 3\pi \right].

Пример 2. Использование двойного угла

Условие: а) Решите уравнение

cos⁡2x−5sin⁡x−3=0\cos 2x - 5\sin x - 3 = 0

б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [−3π; −3π2]\left[ -3\pi;\, -\dfrac{3\pi}{2} \right].

Частые ошибки

Что запомнить

  1. Смесь sin⁡2x\sin^2 x и cos⁡x\cos x (или наоборот) - используй основное тригонометрическое тождество sin⁡2x+cos⁡2x=1\sin^2 x + \cos^2 x = 1.
  2. Смесь cos⁡2x\cos 2x и функции без двойного угла - применяй формулу двойного угла так, чтобы осталась одна функция.
  3. Всегда указывай ограничение ∣t∣⩽1|t| \leqslant 1 при замене и проверяй оба корня квадратного уравнения на принадлежность отрезку [−1; 1][-1;\, 1].
  4. При отборе корней по окружности в пункте «б» выделяй дугу, подписывай её концы и показывай вычисление каждой точки. При отборе двойным неравенством - явно записывай цепочку преобразований и перечисляй подходящие целые значения параметра.

Стратегия на экзамене

За что дают баллы

В задании 14 можно получить от 0 до 2 первичных баллов.

  • 2 балла: Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах. Переход к квадратному уравнению описан (замена, ограничение, отбор корня tt), обратная замена выполнена, отбор корней показан явно (окружность или двойное неравенство).

  • 1 балл: Возможны две ситуации:

    1. Пункт «а» решён полностью верно, но в пункте «б» допущена ошибка в отборе или отбор не обоснован (написан только ответ без рисунка и без неравенства).
    2. Допущена ровно одна вычислительная ошибка (например, ошибка в арифметике при нахождении корня квадратного уравнения), но с этим неверным числом логика обоих пунктов безупречна, и отбор корней выполнен корректно уже для ошибочных значений.
  • 0 баллов: Ошибка в тригонометрической формуле, неверное табличное значение синуса или косинуса, потерянное ограничение ∣t∣⩽1|t| \leqslant 1, грубая алгебраическая ошибка или записан только правильный ответ без решения.

Проверь себя
  1. Уравнение 2sin⁡2x+3cos⁡x−3=02\sin^2 x + 3\cos x - 3 = 0 нужно свести к одной функции. Какую подстановку применить?
  2. После замены t=cos⁡xt = \cos x получены корни t1=3t_1 = 3 и t2=12t_2 = \dfrac{1}{2}. Что делать с корнем t1=3t_1 = 3?
  3. Чему равно sin⁡(−x)\sin(-x)?
  4. В уравнении есть cos⁡2x\cos 2x и sin⁡x\sin x. Какая формула двойного угла оставит только синус?