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附加数学 · 三角函数

解指定区间内的三角方程

你只找到一个角度,标准答案却列了四个。

解指定区间内的三角方程,先求锐角的参考角,再放进函数值为正(或为负)的每个象限,最后只保留落在区间里的角度。

这一课属于三角函数单元。有些方程要先用到三角恒等式来改写。

象限法是什么?

每次都照这四步做。

  1. 把函数单独分出来,例如 sin x = 0.5。
  2. 用正数的值求锐角的参考角。
  3. 根据正负号决定象限:sin 在第一、二象限为正,cos 在第一、四象限为正,tan 在第一、三象限为正。
  4. 写出每个角度,只留下落在区间内的。

例题一:只有一个参考角

解 2 sin x = 1,范围 0° ≤ x ≤ 360°。

sin x = 0.5,参考角是 30°。sin 在第一、二象限为正,所以 x = 30° 或 x = 180° − 30° = 150°。

例题二:需要恒等式的方程

解 2 sin²x = 3 cos x,范围 0° ≤ x ≤ 360°。

把 sin²x 换成 1 − cos²x:2(1 − cos²x) = 3cos x,所以 2cos²x + 3cos x − 2 = 0。因式分解:(2cos x − 1)(cos x + 2) = 0。

于是 cos x = ½ 或 cos x = −2。−2 超出余弦的范围,要舍去。cos x = ½ 的参考角是 60°,cos 在第一、四象限为正:x = 60° 或 x = 300°。

例题三:倍角

解 sin 2x = 0.5,范围 0° ≤ x ≤ 360°。

先拉长区间:0° ≤ x ≤ 360° 就是 0° ≤ 2x ≤ 720°。解 2x:参考角是 30°,所以 2x = 30°、150°、390°、510°(前两个各加 360°)。

除以 2:x = 15°、75°、195°、255°。四个都落在原来的区间内。

会丢分的错误

常见的失误是只写计算器给出的那个答案。拿例题三来说,有人只写 2x = 30°,得 x = 15°,漏掉了另外三个解。

步骤 错误 正确
2x 的区间 0° 到 360° 0° 到 720°
2x 的角度 30°、150° 30°、150°、390°、510°
x 的答案 15°、75° 15°、75°、195°、255°

动手解之前,先在方程旁边写下拉长后的区间,提醒自己要多列几个角度。

弧度的例子

解 tan x = 1,范围 0 ≤ x ≤ 2π。参考角是 π ÷ 4,tan 在第一、三象限为正,所以 x = π ÷ 4 或 5π ÷ 4。

自我检查

解 cos 2x = 0.5,范围 0° ≤ x ≤ 180°。

答案

2x 的区间是 0° ≤ 2x ≤ 360°。cos 2x = 0.5 的参考角是 60°,cos 在第一、四象限为正,所以 2x = 60° 或 300°。

除以 2 得 x = 30° 或 150°。检验:cos 60° = 0.5,cos 300° = 0.5。

接下来学什么

有些方程同时含有 sin 2x 和 sin x 或 cos x。继续读和角与倍角公式,像 sin 2x = sin x 这样的方程,用倍角公式就能因式分解。

想让老师陪你做指定区间的题目,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

为什么三角方程会有不止一个解?

sin、cos、tan 的值会周期性重复,而且转一整圈的过程中,同一个值会出现在两个象限。区间有多长,就要列出多少个这样的角度。

sin 2x = 0.5 这样的方程怎么处理?

先拉长区间。如果 x 在 0° 到 360° 之间,2x 就在 0° 到 720° 之间。解出 2x,列出这个范围内所有的角度,最后每个都除以 2。

如果值超出了 sin 或 cos 的范围怎么办?

sin x 或 cos x 不可能大于 1 或小于 −1,所以等于这样的数就没有解。像 2cos²x + 3cos x − 2 = 0 这类二次方程,要舍去 cos x = −2 这个根,只用另一个。

答案要用度还是弧度?

看区间用哪个单位。区间如果是 0 ≤ x ≤ 2π,就用弧度,答案尽量写成 π ÷ 4 这样的精确值。

如果你很快找到第一个角度,却漏掉其余的,一对一的老师可以在你做题时提醒你逐个象限检查,直到变成习惯。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
  • 第一堂是一小时试听课,RM50 起。学费在预约前就先谈好。
  • 对老师满意就继续上课,每堂约 1.5 小时;不满意可以要求换老师。