Для начала вспомним все формулы тригонометрии, которые вы изучали в школьной программе. Здесь важно то, что каждая из формул может пригодиться для решения той или иной задачи варианта.
основное тригонометрическое тождество.
Основные формулы:
Данные формулы будут появляться в заданиях редко:
Формулы суммы и разности углов:
Формулы двойного угла:
Также нам понадобится знание знаков тригонометрических функций в каждой из четвертей тригонометрического круга.
|
Четверть |
Углы в градусах |
Углы в радианах |
Знак sinx |
Знак cosx |
Знак tgx |
Знак ctgx |
|
I |
от 0º до 90º |
от 0 до π/2 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
II |
от 90º до 180º |
от π /2 до π |
+ |
– |
– |
– |
|
III |
от 180º до 270º |
от π до 3 π /2 |
– |
– |
+ |
+ |
|
IV |
от 270º до 360º |
от 3 π /2 до 2 π |
– |
+ |
– |
– |
Задание: необходимо упростить выражение sin²(2x) – cos²(2x).
Решение. Для начала заметим, что в данном выражении стоят квадраты при функциях, что уже сужает круг поиска нужной формулы.
Взглянув на формулы двойного угла, можно заметить, что условие очень близко к формуле косинуса двойного угла, но у формул противоположные знаки. Делаем вывод: если поменяем знаки на противоположные (вынесем минус за скобки), то сможем применить формулу. Также следует заметить, что в той формуле используется угол α, а у нас 2х. Распишем:
sin²(2x) – cos²(2x) = – (cos²(2x) – sin²(2x)) = – cos(2∙2x) = – cos(4x).
Ответ: – cos(4x).
Задание: нужно упростить следующее выражение: cos(x + π/2).
Решение. С помощью формулы тождественного преобразования можно легко сделать упрощение. Но в данном примере мы воспользуемся тригонометрическим кругом.
Вспомним, что косинусы на нём означают ось иксов. Угол π /2 у нас располагается сверху, и затем к нему прибавляют какой-то угол х, то есть мы идём дальше по кругу во вторую четверть. А в ней ось ОХ отрицательна и, соответственно, мы можем сразу поставить знак минус после знака равно. Далее мы меняем функцию cos на sin и оставляем угол х, убираем только π /2. Вот результат наших преобразований:
cos(x + π /2) = –sin(x).
Ответ: –sin(x).
Задание: упростите выражение 4cos²(3x) + 4sin²(3x) с использованием формулы тождественных преобразований.
Решение. Взглянем на условие. Можно заметить, что оно очень похоже на основное тригонометрическое тождество. Единственное, что нам мешает, — четвёрка, которую мы можем вынести за скобки, затем сложить формулу и после главное не забыть проверить, одинаковые ли у нас аргументы (углы) при функциях 3х.
Получим следующие результаты преобразований:
4cos²(3x) + 4sin²(3x) = 4(cos²(3x) + sin²(3x)) = 4 ∙ 1 = 4.
Ответ: 4.
Задание: упростите выражение sin(2 π – π).
Решение. Четверть, в которой лежит данный угол, мы найдём, когда от 2 π (или 360º) отнимем какой-то угол π. То есть мы пойдём по часовой стрелке по кругу вправо и попадём в IV четверть.
Так как в угле с π (2 π) нет дробной части и сам он лежит на горизонтальной оси, значит, название у исходной функции меняться не будет, а знак поменяется с плюса на минус. Запишем преобразования:
sin(2 π – π) = –sin(π).
Ответ: –sin(π).
Задание: упростите выражение 3cos²(75) + 3cos²(15).
Решение. Применим ту же логику в преобразовании углов, что мы использовали в предыдущих заданиях, только на этот раз у нас есть числа. Попробуем привести к углу в 15º. То есть пойдём от угла 90º:
15º = 90º – 75º.
Далее нам надо понять поведение функции. Так как 90º находится на вертикальной оси, то косинус поменяется на синус. У нас вычитание, поэтому мы попадаем в I четверть, где у нас сохранится положительный знак.
Теперь запишем наши размышления и получим ответ:
3cos²(75) + 3cos²(15) = 3cos²(75) + 3cos²(90 – 75) = 3cos²(75) + 3sin²(75) =
= 3(cos²(75) + sin²(75)) = 3 ∙ 1 = 3.
Ответ: 3.
Каждое из заданий здесь и возможных заданий на ЕГЭ по тригонометрии может потребовать для решения знания одной из формул. Важно выучить их все и научиться применять. Эти задания помогут вам закрепить знания о тождественных преобразованиях и использовать их для работы с тригонометрическими выражениями на ЕГЭ.