6.5 Harder Trigonometric Equations

更复杂的三角方程 - 知识点总结

核心概念

1. 复合角三角方程 (Compound Angle Trigonometric Equations)

定义:形如 \(\sin n\theta = k\)、\(\cos n\theta = k\) 和 \(\tan n\theta = p\) 的方程,其中 \(n\) 是常数。

2. 相位移动方程 (Phase Shift Equations)

定义:形如 \(\sin(\theta + \alpha) = k\)、\(\cos(\theta + \alpha) = k\) 和 \(\tan(\theta + \alpha) = p\) 的方程。

解题方法

1. 变量替换法 (Variable Substitution)

解题步骤:

  1. 识别复合角或相位移动的形式
  2. 设新的变量替换复合表达式
  3. 调整解区间以适应新变量
  4. 求解基本三角方程
  5. 将解转换回原变量

2. 区间调整技巧

对于 \(\sin n\theta = k\),如果 \(0 \leq \theta \leq 2\pi\),则 \(0 \leq n\theta \leq 2n\pi\)

对于 \(\sin(\theta + \alpha) = k\),如果 \(0 \leq \theta \leq 2\pi\),则 \(\alpha \leq \theta + \alpha \leq 2\pi + \alpha\)

重要公式与关系

1. 基本三角恒等式

\(\sin^2\theta + \cos^2\theta \equiv 1\)

\(\tan\theta \equiv \frac{\sin\theta}{\cos\theta}\) (当 \(\cos\theta \neq 0\))

2. 角度关系

\(\sin(\pi - \theta) = \sin\theta\)

\(\cos(\pi - \theta) = -\cos\theta\)

\(\tan(\pi - \theta) = -\tan\theta\)

解题技巧

1. 复合角方程求解

例题:求解 \(\cos 3\theta = 0.766\),\(0 \leq \theta \leq 2\pi\)

步骤1:设 \(X = 3\theta\)

步骤2:调整区间:\(0 \leq X \leq 6\pi\)

步骤3:求解 \(\cos X = 0.766\)

步骤4:找到所有解:\(X = 0.698, 5.585, 6.981, 11.88, 13.264, 18.151\)

步骤5:转换回 \(\theta\):\(\theta = \frac{X}{3}\)

2. 相位移动方程求解

例题:求解 \(\sin(x + 60°) = 0.3\),\(0 \leq x \leq 360°\)

步骤1:设 \(X = x + 60°\)

步骤2:调整区间:\(60° \leq X \leq 420°\)

步骤3:求解 \(\sin X = 0.3\)

步骤4:找到解:\(X = 162.54°, 377.45°\)

步骤5:转换回 \(x\):\(x = X - 60°\)

注意事项

⚠️ 重要提醒

1. 区间调整:必须正确调整解区间以适应新变量

2. 多重解:在调整后的区间内寻找所有可能的解

3. 单位统一:注意角度单位(度或弧度)的一致性

4. 精度要求:根据题目要求确定答案的精度

⚠️ 常见错误

1. 忘记调整解区间

2. 遗漏某些解

3. 单位混用(度与弧度)

4. 计算精度不够