三角函數(shù)求值問(wèn)題看似較為簡(jiǎn)單,事實(shí)上比較復(fù)雜.這類問(wèn)題的命題形式較多,我們?cè)诮忸}時(shí)通常需靈活運(yùn)用各種三角函數(shù)的基本公式進(jìn)行恒等變換,其運(yùn)算過(guò)程繁瑣,且容易出錯(cuò).在解題時(shí),若能靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)思想,則可以有效地提升解題的效率.
一、運(yùn)用方程思想
在求三角函數(shù)的值時(shí),可以運(yùn)用方程思想,將某個(gè)三角函數(shù)式看成未知數(shù),建立與其相關(guān)的等式,即可構(gòu)建出方程或方程組,通過(guò)解方程或者運(yùn)用方程的性質(zhì),求得函數(shù)的值.在解題時(shí),需要注意角的取值范圍是否對(duì)所求的值有影響.
例1.已知A為三角形的內(nèi)角,且sin A+cosA=,求tanA的值.
解:將sin A+cosA=兩邊平方,
可得1+2 sin A cosA=,
因?yàn)锳為三角形的內(nèi)角,
所以sin A cosA=-<0,則角A為鈍角.
sin A+cosA=,
所以〈sin A cosA=-,
sin A=12,sin A=-5,
cosA=-13(5),cosA=13(12),
所以tanA=c(s)os(in)A(A)=-11=-15(2).
先將已知關(guān)系式平方,根據(jù)同角的三角函數(shù)關(guān)系式sin2θ+cos2θ=1得到關(guān)于sin A、cosA的方程,并將其與已知關(guān)系式聯(lián)立成方程組,即可通過(guò)解方程組求得sin A、cosA,進(jìn)而求得tanA的值.
二、運(yùn)用換元思想
有些三角函數(shù)式較為復(fù)雜,此時(shí)可以運(yùn)用換元思想,將三角函數(shù)式中頻繁出現(xiàn)的某一個(gè)式子、根式、高次冪等用新元代替,從而簡(jiǎn)化三角函數(shù)式.在求得新元的值后,往往需將其替換成原來(lái)的式子,才能順利求得問(wèn)題的答案.
例2.已知sinβ+cosβ=,β∈(0,π),求tanβ的值.
解:因?yàn)閟inβ+cosβ=,
設(shè)sinβ=+x,cosβ=-x,
因?yàn)閟in2β+cos2β=1,
則(+x)2+(-x)2=1,解得x=±.
當(dāng)x=-時(shí),sinβ=-<0,
由于β∈(0,π),所以不滿足題意.
當(dāng)x=時(shí),sinβ=,cosβ=-,
所以tanβ=-.
解答本題用到了均值換元法.令sinβ=+x,cosβ=-x,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為關(guān)于新元x的代數(shù)運(yùn)算問(wèn)題,從而使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化.當(dāng)遇到形如的a+b=m式子時(shí),可設(shè)a=m+x,b=m-x,通過(guò)均值換元來(lái)簡(jiǎn)化解題的過(guò)程.
三、運(yùn)用整體思想
有些三角函數(shù)式中的式子呈現(xiàn)出某種特定的規(guī)律,此時(shí)可以運(yùn)用整體思想,將整個(gè)式子看作一個(gè)整體,進(jìn)行代換、轉(zhuǎn)化,從而求得三角函數(shù)式的值.在運(yùn)用整體思想解題時(shí),要建立已知條件和所求目標(biāo)之間的聯(lián)系,通過(guò)整體代換,使其逐步向目標(biāo)式靠攏.運(yùn)用整體思想求值,可以簡(jiǎn)化運(yùn)算,能大大提升解題的效率.
例3.求cos+cos+cos+cos的值.
解:令cos+cos+cos+cos=S,
則S×2 sin=2 sin cos+2 sin cos+2 sin·cos+2 sin cos=sin+sin-sin+sin-sin+sin-sin=sin,
解得S=,
所以cos+cos+cos+cos的值為.
仔細(xì)觀察目標(biāo)式會(huì)發(fā)現(xiàn),其中各個(gè)單項(xiàng)式中的角成等差數(shù)列,于是將目標(biāo)式看作一個(gè)整體,在其兩邊同時(shí)乘以2 sin,就可以利用二倍角公式以及兩角的和差公式,將每一個(gè)單項(xiàng)式轉(zhuǎn)變成正弦函數(shù)式,最后通過(guò)正負(fù)抵消,就能通過(guò)整體代換,得到cos+cos+cos+cos的值.
可見(jiàn),在解答三角函數(shù)求值問(wèn)題時(shí),靈活運(yùn)用方程思想、換元思想、整體思想,會(huì)獲得意想不到的收獲,這樣能大大提升解題的效率.同學(xué)們要熟悉并掌握這些數(shù)學(xué)思想的特點(diǎn)、適應(yīng)情形、注意事項(xiàng)等,學(xué)會(huì)將其靈活地應(yīng)用于解題當(dāng)中.
(作者單位:江蘇省啟東市呂四中學(xué))