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有些題表面似乎難解,但當構(gòu)造出方程后,不僅會迎刃而解,還會因構(gòu)造的奇妙而拍手叫絕,妙趣橫生.本文就對構(gòu)造方程解三角函數(shù)問題進行歸納,供大家參考.
例1求sin 18°的準確值.
分析:由于18°不是一個特殊值,不易求得,若注意到18°的5倍是90°,構(gòu)造方程則易于解決問題.
解:設(shè)x=18°,有2x=90°-3x,sin 2x=cos 3x,2sinxcosx=4cos3x-3cosx.
例2 銳角A、B、C滿足:cos2A+cos2B+cos2C+2cosA·cosBcosC=1,求證:A+B+C=π.
分析:要找到三角之間的關(guān)系,必須把cosA、cosB、cosC中的一個用另外兩個的代數(shù)式表示出來,為此只需按照構(gòu)造主元法把已知條件整理成一個一元二次方程,便可解決問題.
解:構(gòu)造方程x2+2cosBcosCx+cos2B+cos2C-1=0,則已知條件說明cosA是該方程的一個正根,即
為在[0,π]上y=cosx是單調(diào)函數(shù),所以A=π-(B+C),即A+B+C=π.
例3 若acos θ+bsin θ=c,acos φ+bsin φ=c(θ≠2kπ+φ,k∈Z).
分析:由求證的結(jié)論聯(lián)想到表示同一直線的兩個二元一次方程的系數(shù)之間的關(guān)系,因此可通過構(gòu)造二元一次方程設(shè)法解決.
由已知條件,知P(cos θ,sin θ)、Q(cos φ,sin φ)滿足方程①,即方程①表示直線PQ.
所以P(cos θ,sin θ)、Q(cos φ,sin φ)滿足方程②,即方程②也表示直線PQ.
例4 已知sin α+sin β=b,cos α+cos β=a(a2+b2≤φ).
求sin(α+β),cos(α+β)的值.
分析:本題的常規(guī)解法是聯(lián)立已知條件組成方程組求出α與β的正、余弦值,再利用和角公式求出結(jié)果.但因為本題要求兩個未知數(shù),可設(shè)法構(gòu)造二元一次方程組來解,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,訓(xùn)練逆向思維.
分析:由于sinx與cosx對偶,所以可嘗試利用對偶式構(gòu)造方程組求解.
例6 若θ+φ=120°,試求cos2θ+cos2φ的最值.
分析:同上題.
解:令x=cos2θ+cos2φ,y=sin2θ+sin2φ,則x+y=2,x-y=cos 2θ+cos 2φ=-cos(θ-φ).
所以-1≤cos(θ-φ)=2-2x≤1.
分析:由于sinx與cosx對偶,所以可嘗試利用對偶式構(gòu)造方程求解.
分析:由于題設(shè)條件中存在對偶關(guān)系,像1+sinx與1-sinx是對偶式,所以可利用對偶性構(gòu)造方程組求解.
由①得v=y-u③,把③代入②得并整理得:
所以ymax=2.
例9 求tan 22°30′準確值.
分析:由于22°30′不是一個特殊值,不易求得,若注意到22°30′的2倍是45°,構(gòu)造方程則易于解決問題.
例10 不同的三條直線xsin3α+ysin α=a,xsin3β+ysin β=a,xsin3γ+ysin γ=a(a≠0),有公共點,求證:sin α+sin β+sin γ=0.
分析:注意到三條直線方程的結(jié)構(gòu)特征,可構(gòu)造一個以sin α,sin β,sin γ為根的方程解決問題.
解:設(shè)不同三條直線方程的公共點為(h,k),則hsin3α+ksin α=a,hsin3β+ksin β=a,hsin3γ+ksin γ=a.
構(gòu)造一元三次方程hx3+kx-a=0,由已知條件知sin α,sin β,sinγ是該方程的三個根,根據(jù)韋達定理得sinα+sinβ+sin γ=0.
a,b不同時為0.
求證:2abA+(b2-a2)B+(a2+b2)C=0.
分析:觀察已知條件①、②,應(yīng)先根據(jù)倍角公式把兩個方程的結(jié)構(gòu)變成同一形式再設(shè)法構(gòu)造方程組解決.
由此可見,構(gòu)造方程解三角函數(shù)題不僅要有堅實廣博的基礎(chǔ),還要有敏銳的觀察力,由此及彼的聯(lián)想能力及嫻熟的轉(zhuǎn)化技能.在平時的教學(xué)中,有目的地、有計劃地向?qū)W生介紹這種解題思路,對提高縱橫溝通知識的能力,發(fā)展創(chuàng)造性思維,提高解題能力都大有裨益.