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三角公式很多,变幻莫测,在解题中如何把握好变换的方向,有目的地进行三角恒等变换,是高中学生经常头痛的问题,如果我们能掌握常用方法,按部就班就能事半功倍了.
策略一: 三角名称的变换
三角变换中,将三角函数利用同角三角函数基本关系化为弦(切),变异名为同名,目的为减少函数种数,易于变形和后面的计算.
例1 已知tanθ=2,求sinθ+cosθsinθ-cosθ的值.
分析:这是一个关于正弦和余弦的齐次式,若可以把所求的式子转化为只含有tanθ的式子,则题目就容易解答了.
解:由已知的tanθ=2.
sinθ+cosθsinθ-cosθ=sinθ+cosθcosθsinθ-cosθcosθ=tanθ+1tanθ-1=3
策略二: 三角角的变换
三角函数式中经常会出现较多的差异角,此法通常是指将倍角、半角、和角等化为单角后,再用同角三角函数关系求解,但有时也可以反其道而行之.
例2 证明tanπ4+x-tanπ4-x=
2tan2x.
分析:此题的解法有多种,其中可以发现“2x=π4+x-π4-x”
证明:右边=2tan2x=2tanπ4+x-π4-x=
2・tanπ4+x-tanπ4-x1+tanπ4+x・tanπ4-x
而tanπ4+x・tanπ4-x=1+tanx1-tanx・1-tanx1+tanx=1
右边=tanπ4+x-tanπ4-x=左边
题目得以证明!
评析:本题采用的方法是解三角题的常用技巧,寻找角的关系,常用到下列变换:2α=(α+β)+(α-β),α=(α-β)+β,π4+α=π2-π4-α等.
策略三:三角公式的变换
三角公式作为恒等式,在运用时,不能仅仅局限于它的正用,逆用公式不仅能进一步熟悉掌握公式,而且更便于解题.
例3 求3tan12°-3sin12°(4cos212°-2)的值.
分析:先看角,都是12°,再看“名”,需将切割化为弦,最后在化简过程再看变换.
解:原式=3sin12°cos12°-32sin12°(2cos212°-1)(切、割化为弦)
=3(sin12°-3cos12°)2sin12°cos12°cos24°(逆用二倍角公式)
=23sin(12°-60°)sin24°cos24°(逆用差角公式)
=43sin(-48°)sin48°=-43(逆用二倍角公式)
评析:上述变换中多处逆用公式,可见逆用公式是多么重要,常用的还有sinx+3cosx=212sinx+32cosx,sinx+cosx=2sinx+π4等.
策略四 常数“1”的运用和变换
在三角函数运算,求值,证明中,有时需要将常数转化为三角函数值,尤其要重视常数“1”的各种变形,这样解增加了多种可用的工具.
例4 已知tanθ-1tanθ+1=13,求sin2θ+sinθcosθ+2cos2θ的值.
分析:这是一个关于正弦和余弦的齐次式,若可以把所求的式子转化为只含有tanθ的式子,则题目就容易解答了.联想所学过的公式知道sin2θ+cos2θ=1,sinθcosθ=tanθ因此得到下面的解法.
解:由已知的tanθ=2.
sin2θ+sinθcosθ+2cos2θ
=sin2θ+sinθcosθ+2cos2θ1
=tan2θ+tanθ+2tan2θ+1=22+2+222+1=85
评析:这里对“1”的运用很灵活,考虑到公式tan(α+β)=tanα+tanβ1-tanαtanβ,分子部分的1用tan45°代换,而分母部分的项“1”不代换,系数“1”用tan45°代换,巧妙地化简.
策略五 升次和降次的运用
此策略在数学中的使用可以说是比较普遍的,如在解告辞方程时,往往是通过降低次数来求解分析题目的结构,掌握题目结构上的特点,通过降次升幂等手段,为使用公式创造条件,也是三角变换的一种重要策略,如cos2α=1-sin2α2,sin2α=1-cos2α2,cos4α+sin4α=1-2sin2αcos2α等.
例5 证明:1-sin6x-cos6x1-sin4x-cos4x=32
证明:左边=1-[(sin2x)3+(cos2x)3]1-(sin4x+cos4x)
=1-(sin2x+cos2x)(sin4x-sin2xcos2x+cos4x)1-(1-2sin2xcos2x)
=1-(sin4x-sin2xcos2x+cos4x)2sin2cos2x
=1-(1-2sin2xcos2x-sin2xcos2x)2sin2xcos2x=32=右边
所以原等式等证
评析:在三角恒等变换过程中,若能充分利用降次与升幂等三角变换手段,能快速帮助我们解答一些涉及到高次幂的三角函数问题.
上述方法只能说是三角变换中最常用,也是最基本得方法,在数学解题方法上,不可形成一种定势,数学解题方法是绝无定法,也是因为如此,数学才突显其美妙和精彩.