当前位置: 东星资源网 > 论文写作 > 开题报告 > 正文

[例谈解三角问题的变换技能]三角变换

时间:2019-01-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  三角变换的核心问题是“变”,三角问题中的化简、求值、证明(等式或不等式)都需要进行恒等变形,只要变得适当,就有利于我们选用恰当的公式,简捷地解题.   本文将常见的变换思路分析如下.
  一、名变
  在式中出现较多异名函数时,应尽量减少函数名称,最好化为同名函数,以利于把握变换方向.
  例1.已知:函数f(x)=tgx,x∈(0,),若x,x∈(0,)且x≠x,证明:[f(x)+f(x)]>f().
  证明:(tgx+tgx)=
   ==
  ∵x,x∈(0,)且x≠x
  ∴sin(x+x)>0,cosxcosx>0且0<cos(x-x)<1
  从而有0<cos(x+x)+cos(x-x)<1+cos(x+x)
  由此得(tgx+tgx)>=tg
  即[f(x)+f(x)]>f()
  说明:切割化弦、弦化切割是名变中常用技巧.
  二、变角
  当三角函数式中出现较多异角时,应当尽量减少异角,同时,注意从角与角之间的关系入手,寻求解题捷径.
  例2.求的值.(1997年全国高考题)
  分析:常规方法是先积化和差,整理后再和差化积,计算较繁杂,其实仔细观察角的特点:
  7°=15°-8°就有sin7°=sin(15°-8°)=sin15°cos8°-cos15°sin8°,同样有
  cos7°=cos15°cos8°+sin15°sin8°,代入原式整理得值为:2-.
  说明:在分析角之间的关系时,还要注意用整体思想看待角之间的隐含关系,如:
  2α=(α+β)+(α-β),α+β=2•=2[(α-)-(-β)]等,特别当两角和或差为(k∈Z)时,注意使用诱导公式化为同角.
  三、次变
  当式中出现二次以上的三角函数时,可以考虑降幂.
  例3.求函数y=+sin2x的最小值.(1994年全国高考文科题)
  解:∵sin3xsinx+cos3xcosx
  =sin3xsinx+cos3xcosx
  =(sin3xsinx+cos3xcosx)-(sin3xsinx-cos3xcosx)•cos2x
  =cos2x+cos2xcos4x=cos2x(1+cos4x)
  =cos2x•2cos2x=cos2x
  ∴y=+sin2x=sin(2x+)
  故当sin(2x+)=-1时,y有最小值-.
  说明:有时为了消去角的差异还可以利用半角公式进行升次变换.
  四、“1”的变
  数“1”有很多特征,1在三角函数式中更有许多变形,巧用“1”的变形,也是三角变换中常用的技巧.
  例4.已知<x<,cos(x+)=,求的值.
  分析:从求值式子结构特点,可以启发我们从分子中变换出与分母对偶的式子,利用1=tg消除角的差异.
  解:∵<x+<2π,cos(x+)=
  ∴<x+<2π,sin(x+)=,tg(x+)=-
  ∴原式==sin2x•
   =-cos2(x+)tg(x+)
   =[1-2cos(x+)]•tg(x+)
   =[1-2•()](-)=-
  说明:常用的“1”的变换还有1=sinα+cosα,1=tgα•ctgα,1=secα-tgα,1=cos2α-2sinα等.
  五、万能变换
  应用万能公式,可以把α的六种三角函数变为tg的有理式,角与函数的差异都消去了,然后借用代数运算解决问题,应用是相当广泛的.
  例5.已知:0<α<π:求证:2sinα≤ctg,并讨论α为何值时等号成立?
  证明:令tg=t,0<α<π,知t>0,利用万能公式,原式化为:4••≤.
  以t(1+t)>0乘以两端.问题转化为证明:8t(1-t)≤(1+t)
  化简得:-9t+6t-1≤0,即:-(3t-1)≤0(*)
  显然上式成立.每步可逆,故原式成立.
  (*)式中当且仅当3t-1=0,t=,即tg=,α=时等号成立.
  说明:利用万能公式将三角运算化为代数运算,可以促进条件、结论的转化.
  六、辅助变
  在运算或证明某些三角问题时,巧妙地引用一些辅助元素或辅助式,可以达到简捷、顺利解题的目的.
  例6.求函数y=sinx+2sinxcosx+3cosx的最大值.(1991年全国高考题)
  解:构造原函数的对偶式z=cosx+2cosxsinx+3sinx
  则y+z=4+sin2x,y-z=2cos2x
  两式相加得:y=2+sin(2x+)
  所以函数的最大值为:.2+.
  说明:若能构造恰当的对偶式,则不仅能使问题巧解妙证,有时还能取得出奇制胜的效果.
  七、和积变
  遇积想到化和差,遇和差想到化积,这是三角变换的常用思路之一.
  例7.已知△ABC的三个内角A,B,C满足A+C=2B,+=-,求cos的值.(1996年全国高考理科题)
  解:由题设知B=60°,A+C=120°,A=120°-C
  ∴cos=cos(60°-C),cosB=
  利用和差化积与积化和差公式,则:
  由题设可知=-=-2
  所以4cos(60°-C)+2cos(60°-C)-3=0
  即[2cos(60°-C)-][2cos(60°-C)+3]=0
  因为2cos(60°-C)+3≠0,所以2cos(60°-C)-=0
  所以cos(60°-C)=,即:cos=
  说明:和积互化指和差化积与积化和差,灵活运用和积转化,常常能找到有效的解题途径.
  八、题型变
  把某些三角问题中的三角函数看成“代数变元”,做适当的代数变换,就可以把三角题型转化为代数题型,运用相关的代数法则和公式,问题便能顺利获解.
  例8.函数y=sinx+cosx+sinxcosx的最大值是?摇 ?摇.(1990年全国高考题)
  分析:由sinx+cosx与sinxcosx的特殊关系,运用代数变换转化为熟悉的二次函数在闭区间上的最值.
  解:设sinx=m+n,cosx=m-n,sinxcosx=m-n,sinx+cosx=2m
  由sinx+cosx=1得m+n=,即n=-m,其中m=(sinx+cosx),m∈[-,]
  所以y=m-n+2m=2m+2m-=2(m+)-1
  故当m=时,y=+.
  说明:在三角问题转化为代数问题时,不要忽视了“变元”的取值范围.
  九、数形变
  利用构造几何图形实现数形变换,能借助图形性质直观简捷的解决问题.
  例9.求sin20°+cos50°+sin20°cos50°值.
  分析:由问题的外形结构特征,可令我们联想到余弦定理,进而设法构造三角形解之.
  解:构造如图所示的两个三角形,使AB=1,∠ABC=20°,∠BAD=50°,则AC=sin20°,AD=cos50°
  由于A,B,C,D四点共圆且直径为1,故
  CD=sin120°=
  由余弦定理得:
  sin20°+cos50°+sin20°cos50°=sin20°+cos50°-2sin20°cos50°cos120°=CD=
  说明:本题也可采用辅助变,构造对偶式解,读者可自行完成.
  十、实虚变
  有些问题,若已知条件呈现的结构条件,能联想复数的三角形式,那么我们就可利用复数变换进行运算,即将实数运算转化为复数运算.
  例10.已知sinα+sinβ=,cosα+cosβ=,求tg(α+β).(1990年全国高考题)
  解:设z=cosα+isinα,z=cosβ+isinβ,
  则:z+z=(cosα+cosβ)+i(sinα+sinβ)=+i
  又由cosα+cosβ=,有+=
  变形得:zz(-z-z)=z+z
  所以zz===+i
  又:zz=cos(α+β)+isin(α+β)
  所以:cos(α+β)=,sin(α+β)=
  故:tg(α+β)=
  说明:实虚变换的目的是获取简捷的解法.

标签:变换 技能 例谈解