Тригонометрия → .01 Преобразования тригонометрических выражений
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найти среднее арифметическое решений уравнения
на отрезке
Источники:
Подсказка 1
Не кажется ли вам, что тригонометрические функции в этом уравнении не несут особой смысловой нагрузки? Может сделать какую-нибудь замену?
Подсказка 2
Как насчёт того, чтобы корни из правой части обозначить через a, b, c. Попробуйте возвести в квадрат полученное уравнение (с учётом одз, разумеется). Кажется, там всё должно красиво разложиться на скобки.
Так как подкоренные выражения неотрицательные, то можно ввести такие обозначения: ,
,
. Преобразуем
уравнение:
Случай 1. .
С учётом ограничений решением данной системы являются:
Случай 2. .
С учётом ограничений решением данной системы являются:
Объединяя решения, получаем:
Таким образом, среднее арифметическое решений:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значение выражения:
Используя для преобразований разные формулы приведения, упростим выражение. Заметим, что
Кроме того,
Далее,
Аналогичным образом получаем
Тогда имеем
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значение выражения
если
По определению тангенса Отсюда
Тогда числитель искомой дроби равен
По определению котангенса
Тогда распишем знаменатель искомой дроби:
Заметим, что числитель дроби меньше знаменателя, поэтому искомая дробь равна
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
Пользуясь формулой приведения преобразуем уравнение:
Значит:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Решите уравнение
Запишем ОДЗ:
Заметим, что
Тогда:
Пусть . Уравнение принимает вид:
Раскроем скобки и упростим:
Отсюда получаем:
Делая обратную замену получаем:
Все найденные решения удовлетворяют ОДЗ.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите все решения уравнения
принадлежащие отрезку
Источники:
Подсказка 1
Хм, кажется будет полезно в этой задаче сделать замену. Давайте так и поступим! Заменим cos(πx) на a, cos(2πx) на b, -cos(4πx) на c. Теперь подумаем, когда такое равенство может выполняться.
Подсказка 2
Да, как бы ни было страшно, надо раскрыть скобки и привести подобные слагаемые. Затем полученное выражение легко разложится на множители! Действительно, уравнение имеет решение тогда и только тогда, когда какая-то из сумм(a + b, b + c, a + c) равна 0.
Подсказка 3
Не забудем формулу разности косинусов и решим каждое из получившихся уравнений, затем отберём корни, принадлежащие промежутку из условия.
Так как
то либо либо
либо
В первом случае
Во втором случае
В третьем случае
В указанный промежуток попадают корни
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Пары чисел связаны соотношениями
Найти наибольшее возможное значение величины .
Источники:
Подсказка 1
Когда видишь выражение с тригонометрией и дробями, то становится страшно. Но от одного из этого точно можно избавиться и записать систему из трёх уравнений.
Подсказка 2
Уравнения всё ещё не выглядят красиво, но может, тогда их получится разложить на множители?
Подсказка 3
В знаменателях первой и второй дроби есть одинаковое выражение в виде разности некоторого синуса и некоторого косинуса. После домножения на знаменатель это разность может стать одним из множителей. А ещё совсем нетрудно раскладывается на множители выражение получаемое из равенства первой и третей дробей (вспомните про разность квадратов).
Подсказка 4
Тогда получается 4 случая. 3 из них нетрудные. Но случай, когда в обоих выражениях sin2x + cosy + 1 = 0, не так прост. Искомое выражение удобно было бы свести к виду "число = квадрат какого-то выражения", так как это даёт нам хорошую оценку из-за неотрицательности квадрата.
Преобразуем равенство первого и второго выражений (домножим на знаменатели, приведём подобные и разложим на множители):
Аналогично сделаем с равенством первого и третьего выражений:
Рассмотрим случая:
и
. В этом случае
.
и
, тогда
и
.
и
. Тогда
, что невозможно.
. Запишем
как
. Теперь вместо
подставим
и преобразуем:
. Видно, что максимум равен
и он достигается при
. Осталось заметить, что
не зануляют знаменатели в изначальных равенствах.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Дана последовательность:
Найдите наименьшее значение выражения
Источники:
Подсказка 1
Даны косинусы углов в градусах. Мы же знаем, что косинус — периодичная функция с периодом 360 градусов. Попробуем заметить что-нибудь, связанное с периодичностью косинуса, про аргументы двух соседних членов последовательности, то есть 10^n и 10^(n+1).
Подсказка 2
После того, как мы поняли, что из себя представляют а_2023 и а_2024, осталось преобразовать выражение с x по известным тригонометрическим формулам. В этот момент уже будет понятно, как искать наименьшее значение, ведь тригонометрические функции принимают ограниченные значения.
Посмотрим на разность градусных мер углов у соседних членов последовательности:
Если то эта разность делится на 360. Тогда косинусы равны, то есть
Преобразуем по известным тригонометрическим формулам:
Теперь подставим в искомое выражение:
Наименьшее значение косинуса, как известно, равно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значение выражения
Подсказка 1
Углы не табличные, значит, нужно как-то избавляться от sin(141°) и cos(129°)
Подсказка 2
Нам помогут формулы приведения! Заметим, что 141 = 270 - 129, теперь мы можем применить соответствующую формулу!
По формулам приведения имеем:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите угол если известно, что
и
Источники:
Подсказка 1
На что издалека напоминает уравнение из условия?
Подсказка 2
На формулу тангенса суммы! Попробуем tg(2+5) преобразить так, чтобы он еще больше стал похож на уравнение из условия ;)
Подсказка 3
А что если расписать tg(2+5) + 1? В числителе как раз появятся нужные слагаемые
Подсказка 4
Обратите внимание, что 1 - tg(5)² + tg(5) + tg(2) можно разложить на множители! Смотрите, получилось что-то очень похожее на знаменатель из условия ;)
Подсказка 5
Теперь мы знаем, что (1 - tg(5))(1-tg(2)) - 2 = -(tg(7) + 1)(1 - tg(5)tg(2)). Осталось лишь понять, как выразить знаменатель условия и дело остается за малым ;)
Вспомним формулу тангенса суммы:
Проведём с ней некоторые махинации:
Домножим на знаменатель:
Если аналогично рассмотреть выражение , то мы получим, что
Таким образом,
Следовательно, .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Сравните числа и 22.
Источники:
Подсказка 1
Попробуем преобразовать сумму тангенсов. На что намекают их аргументы?
Подсказка 2
Если разделить тангенсы на пары: первый с последним, второй с предпоследним и так далее, то сумма аргументов будет 45. Какую формулу тогда нужно применить?
Подсказка 3
Формулу суммы тангенсов! Количество дробей намекает на то, что можно доказать, что каждая из них меньше 1 (дробей 22).
Подсказка 4
В знаменателе можно применить формулу произведения косинусов. Тогда один из них будет всегда равен половине числителя.
Сгруппируем крайние члены
По формуле суммы тангенсов
Заменим синус от 45 градусов на равный ему косинус и воспользуемся формулой произведения косинусов
Осталось заметить, что функция убывает на отрезке
, а значит, верны неравенства
для всех
, следовательно, верны неравенства
для всех
, т.е. каждое слагаемое в
сумме меньше 1. Таким образом, вся сумма меньше 22.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите точки плоскости, обе координаты которых являются натуральными числами, меньшими двадцати, и через которые проходит график функции
Укажите все возможные варианты и объясните, почему нет других вариантов.
Подсказка 1
Как можно преобразовать функцию? Какие значения она принимает?
Подсказка 2
Применим формулу косинуса двойного угла. Попробуем разобрать, какие значения принимает косинус и при каких аргументах
Подсказка 3
Что если х=12? А если он взаимнопрост с 6?
Подсказка 4
При х, взаимнопростых с 6, значение y иррационально. Осталось лишь проверить остальные значения x!
Применим формулу косинуса двойного угла
Заметим, что при
, то есть
. Так как
— натуральное число меньше
, то это условие означает, что
.
Далее заметим, что при взаимнопростых с шестью (то есть
) число
- иррациональное число (для
) , так как в таком случае
При остальных значениях число
будет натуральным, что можно проверить подстановкой.
Итого получаем пары:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наибольшее целое число, не превосходящее числа
Источники:
Подсказка 1
п/5 в аргументе немного настораживает, хотелось бы для начала поработать с ним. Как можно преобразовать синус?
Подсказка 2
В аргументе синуса присутствует также п/2, на какое преобразование это намекает?
Подсказка 3
Преобразуем синус по формуле приведения!
Подсказка 4
После подсчёта осталась незамысловатая дробь…но как быть с cos(п/5) при оценке выражения?
Подсказка 5
Оцените косинус и, вследствие этого, числитель
Преобразуем по формуле приведения:
Теперь приведем исходное выражение к общему знаменателю и приведем подобные слагаемые в числителе:
Выделим целую часть:
Заметим, что поэтому
Тогда наибольшее число, не превосходящее заданного числа, равно
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите целое число, задаваемое выражением
Источники:
Подсказка 1
Тут у нас присутствует сумма логарифмов с одинаковым основанием, что можно с ними сделать?
Подсказка 2
При сложении логарифмов с одинаковым основанием результатом будет логарифм с тем же основанием, а в аргументе будет стоять произведение аргументов первоначальных слагаемых.
Подсказка 3
Осталось вспомнить табличные тригонометрические функции, произвести несложные вычисления и записать ответ!
Воспользуемся свойством суммы логарифмов:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите наименьшее целое число, превосходящее число
Источники:
Подсказка 1
Обратите внимание на то, что синус и косинус из условия — это табличные значения! Давайте посчитаем их ;)
Так как а
то получаем
Наименьшее целое число, большее это 3.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Тройка действительных чисел такова, что
и
Найти значение выражения
Источники:
Подсказка 1
Мы знаем, что в формуле разности косинусов есть произведение синусов и произведение косинусов...А у нас есть условие на суммы синусов и суммы косинусов..Что можно сделать с ними?
Подсказка 2
Возвести в квадрат! В одном выражении будут все попарные произведения синусов, а в другом - косинусов. И тогда остается свернуть эти два выражения в нужное нам)
Возведём в квадрат каждое из двух уравнений:
Сложим эти уравнения, используя Получим:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Вычислите
Подсказка
Домножить на синус аргумента первого тангенса
Домножим обе части на , получим:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значение выражения:
Подсказка 1
Разложим 2cos(40°) как cos(40°)+cos(40°) и используем формулу разности косинусов в числителе.
Подсказка 2
В числителе должно получиться cos(40°) - sin(10°). У нас нет явной формулы cos(x) - sin(y), но зато есть формула разности косинусов. Что же делать? Преобразуем синус в косинус!
По формулам
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Найдите значения выражения
Подсказка 1
Правда ли, что tg(α)*ctg(α) = 1? Естественно, правда. Только, правда, пока что здесь не видно подобных связок. Но что, если начать группировать первый с последним, второй с предпоследним и тд?
Подсказка 2
Конечно, tg(89°)=ctg(1°), а tg(1°)*ctg(1°) = 1, ура, классно зателескопили! Правда, один момент мы не учли. Он в серединке всего этого выражения. Когда его учтем, тогда задача и будет решена.
Распишем как частное синуса и косинуса и применим формулу приведения :
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Докажите равенство:
Первое решение.
Второе решение.
Рассмотрим треугольник , в котором
и
. Проведём высоту
, получим прямоугольный
с углом
, откуда
. С другой стороны, из прямоугольных
и
имеем
, откуда и следует требуемое.