способов решения тригонометрического уравнения или еще раз о Авторы : Тихонова Л. В., ОУ 9 Галимзянова Ю. Ш., Магнитогорский лицей 1 7

Математики видят ее в: гармонии чисел и форм, геометрической выразительности, стройности математических формул, решении задач различными способами, изяществе математических доказательств, порядке, богатстве приложений универсальных математических методов.

Но красота математики выражается не только в красоте форм,наглядной выразительности математических объектов, восприятие которых сопряжено с наименьшими усилиями. Ее привлекательность будет усиливаться за счет эмоционально-экпрессивной составляющей - оригинальности, неожиданности, изящества. Математики живут ради тех славных моментов, когда проблема оказывается решенной, ради моментов озарения, инсайта, восторга

Можно ли насладиться решением уравнения sinx-cosx=1? Да, если стать его исследователем! Найдите самый простой, сопряженный с наименьшими усилиями универсальный изящныйнеожиданный способы решения уравнения sinx-cosx=1 и, поверьте, красота математики станет вам доступной!

Универсальные методы решения уравнения sin x – cos x=1 Мы уже говорили о богатстве приложений универсальных математических методов. При решении уравнений одним из них является метод разложения на множители. Можно ли применить его к решению уравнения Sin x –cos x = 1? На первый взгляд,кажется что нет… А если использовать специфические тригонометрические преобразования

Мы не просто в правой части уравнения получили ноль,мы выделили выражение 1 + cos x … Как вы думаете зачем Рассуждаем Преобразуем исходное уравнение Sin x – cos x = 1 к виду Sin x – ( 1 + cos x) = 0.

Ну, конечно,вы догадались ! Необходимо перейти к половинному аргументу, применив формулу повышения степени и формулу двойного аргумента Итак…

Разложение левой части уравнения на множители sinx-cosx=1

Произведение равное нулю, если хотя бы один из множителей равен нулю, а остальные при этом не теряют смысла, поэтому однородное уравнение первой степени.

Делим обе его части на что противоречит тождеству Получим Ответ:

А может вы заметили, что левая часть уравнения sin x – cos x является однородным выражением первой степени относительно sin x и cos x и тут же огорчились,поняв,что само уравнение не является однородным ( в правой части – не ноль) ? неоднородное уравнение первой степени превращается ( вот здорово!) в однородное уравнение второй степени относительно sin x и cos x.Конечно,вы разгадали этот фокус. Трах-тибидох… Не огорчайтесь. Немного математической магии… и по волшебству

Приведение уравнения к однородному относительно синуса и косинуса sinx-cosx=1 Разложим левую часть по формулам двойного аргумента, а правую часть заменим тригонометрической единицей: И так далее, как в предыдущем способе …

Тригонометрия удивительна тем,что она даёт собственные оригинальные способы преобразования разности (или суммы) тригонометрических функций в произведение: Но увы, в левой части уравнения, мы видим разноименные функции. Как изменить название функции на «кофункцию» ? Есть изящный способ!!! Вы уже догадались? Нет? А всего лишь нужно применить формулу приведения!

3-й способ. Преобразование разности ( или суммы) тригонометрических функций в произведение. sinx-cosx=1 Запишем уравнение в виде: Применяя формулу разности двух синусов, получим Ответ:

Другим универсальным методом решения уравнений является замена переменной. И хотя для данного уравнения этот способ не самый простой,но он применим, причем в двух вариантах! В первом случае используется основное тригонометрическое тождество А во втором – универсальная подстановка.

4-й способ Приведение к квадратному уравнению относительно одной из функций sinx-cosx=1 Так как Возведем обе части полученного уравнения в квадрат

В процессе решения обе части уравнения возводились в квадрат, что могло привести к появлению посторонних решений, поэтому необходима (обязательна!) проверка. Выполним ее. Полученные решения эквивалентны объединению трех решений: х у π/2 π -π/2

Первое и второе решения совпадают с ранее полученными, поэтому не являются посторонними. Проверим Левая часть: Правая часть:1. Следовательно,

5-й способ Выражение всех функций через tgx (универсальная подстановка) по формулам: С учетом приведенных формул уравнение sinx-cosx=1 запишем в виде

Умножим обе части уравнения на ОДЗ первоначального уравнения – все множество R.

При переходе к из рассмотрения выпали значения, при которых не имеет смысла, т.е. Следует проверить, не является ли х=π+2πk решением данного уравнения. Левая часть: sin(π+2πk)-cos(π+2πk)=sinπ-cosπ=0-(-1)=1. Правая часть: 1. Значит, х=π+2πk, kZ – решение уравнения. Ответ:

На ряду с универсальными методами решения уравнений, есть и специфические. Наиболее ярким из них является метод введения вспомогательного угла (числа). Благодаря этому приёму исходное уравнение легко сводится к простейшему – Последний метод, предлагаемый нами, связан также с нестандартным преобразованием тригонометрического уравнения – возведением обеих частей в квадрат. И хотя он является коварным в плане приобретения посторонних корней, но подкупает своим оригинальным способом сведения исходного уравнения к простейшему!

6-й способ Введение вспомогательного угла (числа) sinx-cosx=1 В левой части вынесем за скобку ( корень квадратный из суммы квадратов коэффициентов при sinx и cosx). Получим Ответ:

С помощью тригонометрического круга легко установить, что решение распадается на два случая х у π/43π/4

7-способ Возведение обеих частей уравнения в квадрат sinx-cosx=1

Полученное решение эквивалентно объединению четырех решений: Проверка показывает, что первое и четвертое решения – посторонние. Ответ: x 0 y π/2 π -π/2

ВСЁ! Точнее почти всё! Осталось выбрать метод решения, победивший в номинации: Самый простой; Самый оригинальный; Самый неожиданный; Самый универсальный … УДИВИТЕЛЬНОЕ И КРАСИВОЕ ВСЕГДА РЯДОМ! ДЕРЗАЙТЕ!!!