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运用函数方程思想解三角恒等变换

运用函数方程思想解三角恒等变换

作者: 天马无空 | 来源:发表于2020-08-05 08:25 被阅读0次
    运用函数方程思想解三角恒等变换

    方法二 运用函数方程思想

    使用情景:一般三角函数类型

    解题模板:

    第一步 将把某个三角函数式看作未知数,利用已知条件或公式列出关于未知数的方程;

    第二步 求解方程组;

    第三步 得出结论.

    【例1】 已知\sin (\alpha+\beta)=\dfrac{2}{3}\sin (\alpha-\beta)=\dfrac{3}{4},求\dfrac{\tan(\alpha+\beta)-\tan \alpha -\tan \beta}{\tan^2 \beta \tan (\alpha+\beta)}的值.

    【解析】

    因为\sin (\alpha+\beta)=\dfrac{2}{3}\sin (\alpha-\beta)=\dfrac{3}{4}

    所以\sin \alpha \cos\beta + \cos \alpha \sin \beta=\dfrac{2}{3},①

    \sin \alpha \cos\beta - \cos \alpha \sin \beta=\dfrac{3}{4},②

    +②可得:2\sin \alpha \cos\beta=\dfrac{2}{3}+\dfrac{3}{4}=\dfrac{17}{12}

    -②可得:2\cos \alpha \sin \beta=\dfrac{2}{3}-\dfrac{3}{4}=\dfrac{1}{12}

    所以\dfrac{2\sin \alpha \cos\beta}{2\cos \alpha \sin \beta}=-17,即\dfrac{\tan \alpha}{\tan \beta}=-17

    于是,\dfrac{\tan(\alpha+\beta)-\tan \alpha -\tan \beta}{\tan^2 \beta \tan (\alpha+\beta)}

    =\dfrac{\tan(\alpha+\beta)-\tan(\alpha+\beta)(1-\tan \alpha \cdot \tan \beta)}{\tan^2 \beta \tan (\alpha+\beta)}

    =\dfrac{\tan(\alpha+\beta)(1-1+\tan \alpha \cdot \tan \beta)}{\tan^2 \beta \tan (\alpha+\beta)}

    =\dfrac{\tan(\alpha+\beta)\cdot\tan \alpha \cdot \tan \beta}{\tan^2 \beta \tan (\alpha+\beta)}

    =\dfrac{\tan \alpha}{\tan \beta}

    =-17

    【总结】三角函数也是函数中的一种,其变换的实质仍是函数的变换.因此,有时在三角恒等变换中,可以把某个三角函数式看作未知数,利用条件或公式列出关于未知数的方程求解.

    【例2】若\alpha \in [0,\pi]\beta \in \left[-\dfrac{\pi}{4},\dfrac{\pi}{4}\right]\lambda \in \mathbb{R} ,且\left(\alpha-\dfrac{\pi}{2}\right)^3-\cos \alpha-2\lambda =04\beta+\dfrac{1}{2}\sin 2\beta +\lambda=0,则\cos\left(\dfrac{\alpha}{2}+\beta \right)的值为( )

    A.0 B.\dfrac{1}{2} C.\dfrac{\sqrt{2}}{2} D.\dfrac{\sqrt{3}}{2}

    【答案】C

    【解析】

    \left(\alpha-\dfrac{\pi}{2}\right)^3-\cos \alpha-2\lambda =0

    \left(\alpha-\dfrac{\pi}{2}\right)^3=\sin \left( \dfrac{\pi}{2}-\alpha\right)+2\lambda

    4\beta+\dfrac{1}{2}\sin 2\beta +\lambda=0

    (-2\beta)^3=\sin 2\beta +2\lambda

    可得\dfrac{\pi}{2}-\alpha=2\beta

    \therefore \alpha+2\beta=\dfrac{\pi}{2}\therefore \dfrac{\alpha}{2}+\beta=\dfrac{\pi}{4}

    \therefore \cos \left(\dfrac{\alpha}{2}+\beta\right)=\dfrac{\sqrt{2}}{2}.

    故选C.

    【总结】本题考查了诱导公式的应用,知识点简单,但难在对给定条件的理解;如何将两个条件转化成构成形式一样的形式,是难点,同一个等式中既有角,也有三角函数值,在我们的学习和练习中很少出现,采用整体替换的方法可得到\alpha+2\beta=\dfrac{\pi}{2},再利用二倍角公式即可求出所求的值.本题对学生理解能力的考查比较着重,本题属于难题.

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