2 Тригонометрические уравнения. Уровень 1
Тригонометрические уравнения. Уровень 1
Для решения задач этого раздела вам может быть полезно следующее видео:
\(\Longrightarrow\) Простейшие тригонометрические уравнения
\(\blacktriangleright\) Примеры к заданию 2.1:
Решите уравнение:
\[\sin{x}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\sin{x}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\):Эти точки соответствуют: \(\left[ \begin{gathered} x=\dfrac{\pi}{4}+2\pi n, \\ x=\dfrac{3\pi}{4}+2\pi n, \\ \end{gathered} \right. n\in\mathbb{Z}.\)
Решите уравнение:
\[\cos{x}=-\dfrac{1}{\sqrt{2}}.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие \(\cos{x}=-\dfrac{1}{\sqrt{2}}\):Эти точки соответствуют: \(x=\pm\dfrac{3\pi}{4}+2\pi n, n\in\mathbb{Z}.\)
Ответ:
\(\dfrac{\pi}{4}+2\pi n,\,\,\, \dfrac{3\pi}{4}+2\pi n,\,\,\,n\in\mathbb{Z}\);
\(\pm\dfrac{3\pi}{4}+2\pi n,\,\,\,n\in\mathbb{Z}\).
Задание 2.1
Решите уравнения:
\(\sin{x}=\dfrac{1}{2}\);
\(\sin{x}=-\dfrac{1}{2}\);
\(\sin{x}=-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\);
\(\sin{x}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\);
\(\sin{x}=-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\);
\(\sin{x}=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\);
\(\sin{x}=-\dfrac{1}{\sqrt{2}}\);
\(\cos{x}=\dfrac{1}{2}\);
\(\cos{x}=-\dfrac{1}{2}\);
\(\cos{x}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}\);
\(\cos{x}=-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\);
\(\cos{x}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}\);
\(\cos{x}=-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\);
\(\cos{x}=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\).
\(\blacktriangleright\) Примеры к заданию 2.2:
Решите уравнение:
\[\cos{x}=1.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие \(\cos{x}=1\):Эти точки соответствуют: \(x=2\pi k,\,\,\,k\in\mathbb{Z}.\)
Решите уравнение:
\[\sin{x}=0.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\sin{x}=0\):Эти точки соответствуют: \(\left[ \begin{gathered} x=2\pi k, \\ x=\pi+2\pi k, \\ \end{gathered} \right. k\in\mathbb{Z}.\)
Две серии корней, полученные в решении, можно объединить в одну \(x=\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}.\) Допустимы обе формы записи ответа, но обычно используют более короткий вариант \(x=\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}.\)
Ответ:
\(2\pi k,\,\,\,k\in\mathbb{Z}\);
\(\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\).
Задание 2.2
Решите уравнения:
\(\cos{x}=0\);
\(\cos{x}=1\);
\(\cos{x}=2\);
\(\cos{x}=-2\);
\(\sin{x}=2\);
\(\sin{x}=-2\);
\(\sin{x}=1\);
\(\sin{x}=-1\).
\(\blacktriangleright\) Примеры к заданию 2.3:
Решите уравнение:
\[\tan{x}=-\sqrt{3}.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\tan x = - \sqrt{3}.\)Зная табличные значения, поймём, что тангенс равен \(-\sqrt{3}\) в точке \(-\dfrac{\pi}{3}\).
Тангенс имеет период \(\pi\). То есть, если мы будем прибавлять или вычитать из точки \(-\dfrac{\pi}{3}\) любое целое количество раз число \(\pi\), то будем получать точки с таким же значением тангенса. Значит, эти точки тоже будут являться решениями нашего уравнения. Тогда наш ответ можно записать в виде:\[x=-\dfrac{\pi}{3} + \pi\cdot n,\]где \(n\) – целое число, которое показывает, сколько раз мы добавим число \(\pi\) к точке \(-\dfrac{\pi}{3}\), чтобы получить точку с тем же значением тангенса.
По-другому можно записать ответ с использованием \(n \in \mathbb{Z}\).Окончательный ответ:
\[x=-\dfrac{\pi}{3} + \pi n,\,\, n \in \mathbb{Z}.\]Решите уравнение:
\[\cot{x}=1.\]Решение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\cot{x}=1\):Эти точки соответствуют: \(\left[ \begin{gathered} x=\dfrac{\pi}{4}+2\pi n, \\ x=-\dfrac{3\pi}{4}+2\pi n, \\ \end{gathered} \right. n \in\mathbb{Z}.\)
Две серии корней, полученные в решении, можно объединить в одну \(x=\dfrac{\pi}{4}+\pi n,\,\,\, n\in\mathbb{Z}.\)
Допустимы обе формы записи ответа, но обычно используют более короткий вариант \(x=\dfrac{\pi}{4}+\pi n,\,\,\, n\in\mathbb{Z}.\)
Ответ:
\(-\dfrac{\pi}{3}+\pi n,\,\,\,n\in\mathbb{Z}\);
\(\dfrac{\pi}{4}+\pi n,\,\,\, n\in\mathbb{Z}\).
Задание 2.3
Решите уравнения:
\(\tan{x}=0\);
\(\tan{x}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}\);
\(\tan{x}=-\dfrac{1}{\sqrt{3}}\);
\(\tan{x}=1\);
\(\tan{x}=-1\);
\(\tan{x}=\sqrt{3}\);
\(\tan{x}=\dfrac{\sqrt{3}}{3}\);
\(\tan{x}=-\dfrac{\sqrt{3}}{3}\);
\(\cot{x}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}\);
\(\cot{x}=-\dfrac{1}{\sqrt{3}}\);
\(\cot{x}=1\);
\(\cot{x}=-1\);
\(\cot{x}=\sqrt{3}\);
\(\cot{x}=-\sqrt{3}\);
\(\cot{x}=\dfrac{\sqrt{3}}{3}\);
\(\cot{x}=-\dfrac{\sqrt{3}}{3}\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.4:
Решите уравнение:
Решение:
Перенесём \(\sqrt{3}\) в правую часть равенства, а затем поделим обе части уравнения на 2. Получим следующее уравнение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\cos x = - \dfrac{\sqrt{3}}{2}\):
Эти точки соответствуют: \(\left[ \begin{array}{ll} x=\dfrac{5\pi}{6}+2\pi n, \\\\ x=-\dfrac{5\pi}{6}+2\pi n, \\ \end{array} \right.\)
где \(n\) – целое число, которое показывает, сколько раз мы добавляем число \(2\pi\) к точке \(\dfrac{5\pi}{6}\) или к точке \(-\dfrac{5\pi}{6}\), чтобы получить точку с тем же значением косинуса.
По-другому можно записать ответ с использованием \(n \in \mathbb{Z}\).
Окончательный ответ:
Ответ: \(\pm \dfrac{5\pi}{6} + 2\pi n,\,\, n \in \mathbb{Z}.\)
Задание 2.4
Решите уравнения:
\(\sin x -1 =0\);
\(\cos x +1 =0\);
\(1+2\sin x =0\);
\(2\cos x -1 =0\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.5:
Решите уравнение:
Решение:
Перенесём 3 в правую часть равенства, а затем поделим обе части уравнения на \(\sqrt{12}\). Получим следующее уравнение:
Отметим на тригонометрической окружности точки, соответствующие решению уравнения \(\sin x = - \dfrac{\sqrt{3}}{2}\):
Эти точки соответствуют: \(\left[
\begin{array}{ll}
x=-\dfrac{\pi}{3}+2\pi n, \\\\
x=-\dfrac{2\pi}{3}+2\pi n, \\
\end{array}
\right.\)
где \(n\) – целое число, которое показывает, сколько раз мы добавляем число \(2\pi\) к точке \(-\dfrac{\pi}{3}\) или к точке \(-\dfrac{2\pi}{3}\), чтобы получить точку с тем же значением синуса.
По-другому можно записать ответ с использованием \(n \in \mathbb{Z}\).
Окончательный ответ:
Ответ: \(-\dfrac{\pi}{3} + 2\pi n,\,\,-\dfrac{2\pi}{3} + 2\pi n,\,\, n \in \mathbb{Z}.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.5
Решите уравнения:
\(10\sin x=\sqrt{25}\);
\(\sqrt{32} \sin x + 4= 0\);
\(4\cos x - \sqrt{8} = 0\);
\(4\cos x =- \sqrt{12}\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.6:
Решите уравнение:
Решение:
Так как \(-1\leqslant \sin{x}\leqslant 1\), а \(-\dfrac{\sqrt{26}}{5}<-1\), то данное уравнение не имеет решений.
Ответ: \(\varnothing.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.6
Решите уравнения:
\(4\sin x=3\sqrt{2}\);
\(4\sqrt{5}\sin x=-9\);
\(7\cos x - 5\sqrt{2} = 0\);
\(4\sqrt{3}\cos x +7=0\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.7
Решите уравнение:
Решение:
Вынесем общий множитель \(\sin{x}\) за скобки:
Произведение двух множителей равно нулю тогда и только тогда, когда один из них равен нулю, а другой существует:
Ответ: \(\pi k, \dfrac{\pi}{6}+2\pi k, \dfrac{5\pi}{6}+2\pi k, k\in\mathbb{Z}.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.7
Решите уравнения:
\(2\cos^2{x}+\sqrt{3}\cos{x}=0;\)
\(2\sin^2{x}+\sin{x}=0.\)
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.8
Решите уравнение:
Решение:
Решение уравнения, полученное выше, состоит из 4 серий решений. Отметим их на окружности и заметим, что между соседними решениями на окружности одинаковые дуги, равные \(\dfrac{\pi}{2}\), следовательно, ответ можно записать в виде одной серии
Обе записи ответа верные: и с четырьмя сериями, и с одной, и имеют право на существование, но обычно записывают более короткий вариант.
Ответ: \(\dfrac{\pi}{4}+\dfrac{\pi n}{2},\,\,\,n\in\mathbb{Z}.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.8
Решите уравнения:
\(4\cos^2{x}-3=0\);
\(4\sin^2{x}-3=0\);
\(\sin^2{x}-\dfrac{1}{4}=0\);
\(4\cos^2{x}-2=0\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.9
Решите уравнение:
Решение:
Пусть \(\sin{x}=t\), при этом \(t\in[-1;1]\). Тогда наше уравнение примет вид:
Решая квадратное уравнение относительно переменной \(t\), получим следующие корни:
Вернёмся к прежней переменной:
Ответ: \(\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, \dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\,k\in \mathbb{Z}.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.9
Решите уравнения:
\(\sin^2{x}-3\sin{x}+2=0\);
\(\cos^2{x}+4\cos{x}+3=0\).
\(\blacktriangleright\) Пример к заданию 2.10
Решите уравнение:
Решение:
Преобразуем уравнение, применив основное тригонометрическое тождество:
Пусть \(\sin{x}=t,\,\,\, t\in[-1;1]\), тогда:
Решая уравнение относительно переменной \(t\), получим следующие корни:
Вернёмся к прежней переменной:
Ответ: \(\dfrac{\pi}{2}+2\pi k,~k\in \mathbb{Z}.\)
\(\Longrightarrow\) Решение
Задание 2.10
Решите уравнения:
\(2\cos^2{x}+2\sin{x}=2,5\);
\(2\cos^2{x}+5\sin{x}+1=0\);
\(4\sin^2{x}-4\cos{x}=5\);
\(2\sin^2{x}-5\cos{x}+1=0\).
Тригонометрические уравнения. Уровень 1
Задание 2.1
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\,\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{-\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\,-\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{-\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\,-\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\,\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{-\dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\,-\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\,\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{-\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\,-\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\).
Задание 2.2
\(\left\{\dfrac{\pi}{2}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{2\pi k ,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);
\(\varnothing\);
\(\varnothing\);
\(\varnothing\);
\(\varnothing\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{2}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{-\dfrac{\pi}{2}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\).
Задание 2.3
\(\left\{\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{5\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{4}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{3\pi}{4}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{5\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{2\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{4}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{3\pi}{4}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{5\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);
\(\left\{\dfrac{2\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\).
Задание 2.4
\(\left\{\dfrac{\pi}{2}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pi+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{-\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\, -\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}.\)
Задание 2.5
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\, \dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{-\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\, -\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pm\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}.\)
Задание 2.6
\(\varnothing;\)
\(\varnothing;\)
\(\varnothing;\)
\(\varnothing.\)
Задание 2.7
\(\left\{\dfrac{\pi}{2}+\pi k,\,\,\,\pm\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pi k,\,\,\,-\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, -\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}.\)
Задание 2.8
\(\left\{\pm \dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, \pm \dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\)
или \(\left\{\dfrac{\pi}{6}+\pi k,\,\,\, \dfrac{5\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);\(\left\{\pm \dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, \pm \dfrac{2\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\)
или \(\left\{\dfrac{\pi}{3}+\pi k,\,\,\, \dfrac{2\pi}{3}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\);\(\left\{\pm \dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, \pm \dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\)
или \(\left\{\dfrac{\pi}{6}+\pi k,\,\,\, \dfrac{5\pi}{6}+\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\);\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{4}+2\pi k,\,\,\,\pm\dfrac{3\pi}{4}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}\)
или \(\left\{\dfrac{\pi}{4}+\dfrac{\pi k}{2},\,\,\, k\in\mathbb{Z} \right \}\).
Задание 2.9
\(\left\{\dfrac{\pi}{2}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pi+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}.\)
Задание 2.10
\(\left\{\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\,\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{-\dfrac{\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, -\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pm\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \};\)
\(\left\{\pm\dfrac{\pi}{3}+2\pi k,\,\,\, k\in\mathbb{Z}\right \}.\)