Przejdź do treści
Trygonometria

Jak rozwiązać równanie trygonometryczne - metody, wzory i zadania maturalne krok po kroku

Metody rozwiązywania równań trygonometrycznych: sprowadzanie do postaci sin x = a, tożsamości, podstawienie. 6 zadań maturalnych krok po kroku.

·2 min czytania

Równania trygonometryczne to temat, który na maturze podstawowej pojawia się w prostszej formie (sinx=a\sin x = a, cosx=a\cos x = a), a na rozszerzeniu potrafi być zadaniem za 5-6 punktów. Klucz: mało kto rozwiązuje je dobrze za pierwszym razem, bo zapomina o okresowości i gubi rozwiązania.

W tym przewodniku pokażę ci 5 metod, które pokrywają 95% zadań CKE. Po 6 rozwiązanych przykładach będziesz wiedzieć, co robić nawet z trudniejszym równaniem.

Metoda 1 - równanie postaci sin x = a

Dla a[1,1]a \in [-1, 1], ogólne rozwiązanie równania sinx=a\sin x = a to:

x=arcsina+2kπlubx=πarcsina+2kπ,kZx = \arcsin a + 2k\pi \quad \text{lub} \quad x = \pi - \arcsin a + 2k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}

Dla a>1|a| > 1 równanie nie ma rozwiązań (sinus przyjmuje wartości tylko od 1-1 do 11).

Na maturze najczęściej zadania ograniczają xx do przedziału [0,2π][0, 2\pi] lub [0°,360°][0°, 360°]. Wtedy z ogólnego wzoru wybierasz te rozwiązania, które do tego przedziału pasują.

Metoda 2 - równanie postaci cos x = a

Dla cosx=a\cos x = a, a[1,1]a \in [-1, 1]:

x=arccosa+2kπlubx=arccosa+2kπ,kZx = \arccos a + 2k\pi \quad \text{lub} \quad x = -\arccos a + 2k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}

Krócej: x=±arccosa+2kπx = \pm \arccos a + 2k\pi.

Metoda 3 - równanie postaci tg x = a

Dla tanx=a\tan x = a (dowolne aRa \in \mathbb{R}):

x=arctana+kπ,kZx = \arctan a + k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}

Zwróć uwagę: okres tangensa to π\pi, nie 2π2\pi.

Metoda 4 - sprowadzanie do jednej funkcji przez tożsamości

Jeśli widzisz mix sin\sin i cos\cos, użyj jedynki trygonometrycznej:

sin2x+cos2x=1\sin^2 x + \cos^2 x = 1

Przykład: 2sin2xcosx1=02\sin^2 x - \cos x - 1 = 0. Zamieniasz sin2x=1cos2x\sin^2 x = 1 - \cos^2 x, dostajesz równanie kwadratowe względem cosx\cos x.

Przydadzą się też wzory na kąt podwojony:

sin2x=2sinxcosx\sin 2x = 2\sin x \cos x
cos2x=cos2xsin2x=12sin2x=2cos2x1\cos 2x = \cos^2 x - \sin^2 x = 1 - 2\sin^2 x = 2\cos^2 x - 1

Metoda 5 - podstawienie t = sin x (lub cos x, tg x)

Jeśli równanie da się zapisać jako wielomian jednej funkcji trygonometrycznej, podstawiasz t=sinxt = \sin x i rozwiązujesz jak zwykłe równanie algebraiczne. Więcej o rozwiązywaniu równań kwadratowych w poście równania kwadratowe.

Zadanie 1 - sin x = 1/2 w przedziale [0, 2π]

Rozwiąż równanie sinx=12\sin x = \frac{1}{2} dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

sinx=12\sin x = \frac{1}{2} dla x=π6x = \frac{\pi}{6} oraz x=ππ6=5π6x = \pi - \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{6}.

Odpowiedź: x{π6,5π6}x \in \{\frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}\}.

Wartości sinusa dla kątów standardowych znajdziesz w poście wartości funkcji trygonometrycznych.

Zadanie 2 - cos 2x = 0 w przedziale [0, 2π]

Rozwiąż cos2x=0\cos 2x = 0 dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

cost=0\cos t = 0 dla t=π2+kπt = \frac{\pi}{2} + k\pi.

Podstaw t=2xt = 2x: 2x=π2+kπ2x = \frac{\pi}{2} + k\pi, więc x=π4+kπ2x = \frac{\pi}{4} + \frac{k\pi}{2}.

Dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi]: k=0,1,2,3k = 0, 1, 2, 3 dają x=π4,3π4,5π4,7π4x = \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}, \frac{7\pi}{4}.

Odpowiedź: x{π4,3π4,5π4,7π4}x \in \{\frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}, \frac{7\pi}{4}\}.

Zadanie 3 - równanie kwadratowe w sin x

Rozwiąż 2sin2xsinx1=02\sin^2 x - \sin x - 1 = 0 dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

Podstaw t=sinxt = \sin x: 2t2t1=02t^2 - t - 1 = 0.

Δ=1+8=9\Delta = 1 + 8 = 9, t1=1+34=1t_1 = \frac{1+3}{4} = 1, t2=134=12t_2 = \frac{1-3}{4} = -\frac{1}{2}.

Dla sinx=1\sin x = 1: x=π2x = \frac{\pi}{2}.

Dla sinx=12\sin x = -\frac{1}{2}: x=7π6x = \frac{7\pi}{6} lub x=11π6x = \frac{11\pi}{6}.

Odpowiedź: x{π2,7π6,11π6}x \in \{\frac{\pi}{2}, \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}\}.

Zadanie 4 - wykorzystanie jedynki trygonometrycznej

Rozwiąż cos2xsin2x=12\cos^2 x - \sin^2 x = \frac{1}{2} dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

Lewa strona to wzór na cos2x\cos 2x: cos2x=12\cos 2x = \frac{1}{2}.

2x=±π3+2kπ2x = \pm \frac{\pi}{3} + 2k\pi, więc x=±π6+kπx = \pm \frac{\pi}{6} + k\pi.

W przedziale: x=π6,5π6,7π6,11π6x = \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}, \frac{11\pi}{6}.

Odpowiedź: 4 rozwiązania jak wyżej.

Zadanie 5 - tangens

Rozwiąż tanx=3\tan x = \sqrt{3} dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

tanx=3\tan x = \sqrt{3} dla x=π3+kπx = \frac{\pi}{3} + k\pi.

W przedziale: x=π3x = \frac{\pi}{3} i x=4π3x = \frac{4\pi}{3}.

Odpowiedź: x{π3,4π3}x \in \{\frac{\pi}{3}, \frac{4\pi}{3}\}.

Zadanie 6 - iloczyn równy zero

Rozwiąż sinxcosx=0\sin x \cos x = 0 dla x[0,2π]x \in [0, 2\pi].

Rozwiązanie:

Iloczyn = 0 gdy jeden z czynników = 0.

sinx=0\sin x = 0: x=0,π,2πx = 0, \pi, 2\pi.

cosx=0\cos x = 0: x=π2,3π2x = \frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}.

Odpowiedź: x{0,π2,π,3π2,2π}x \in \{0, \frac{\pi}{2}, \pi, \frac{3\pi}{2}, 2\pi\}.

Typowe pułapki

1. Zapomniana okresowość. Piszesz tylko x=π6x = \frac{\pi}{6}, zapominając o 5π6\frac{5\pi}{6}. Zawsze dwa rozwiązania w okresie dla sin\sin i cos\cos.

2. Złe przedziały. Zadanie mówi [0,2π][0, 2\pi], ty piszesz ogólne +2kπ+ 2k\pi bez wypisania konkretnych wartości.

3. Dzielenie przez funkcję trygonometryczną. Dzielisz obie strony przez cosx\cos x, ale cosx\cos x może być zerem - tracisz rozwiązania.

4. Pomylenie okresu tangensa. Tangens ma okres π\pi, nie 2π2\pi.

Podsumowanie

  • Znaj podstawowe wartości sin,cos,tan\sin, \cos, \tan dla 0,π6,π4,π3,π20, \frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{2}
  • Dla sinx=a\sin x = a i cosx=a\cos x = a w okresie są dwa rozwiązania
  • Dla tanx=a\tan x = a okres to π\pi
  • Używaj tożsamości sin2+cos2=1\sin^2 + \cos^2 = 1 żeby sprowadzić do jednej funkcji
  • Nie dziel przez funkcję trygonometryczną bez sprawdzenia, czy może być zerem

Więcej teorii w przewodniku po trygonometrii i wzorach trójkątów.

Następny krok Losuj kolejne zadanie

Kategoria: Trygonometria

Zobacz wszystkie

Przestań szukać, zacznij ćwiczyć

Masz tu wszystko czego potrzebujesz do matury. Prawdziwe zadania CKE z rozwiązaniami krok po kroku, filmy i śledzenie postępu.

2376

zadań CKE

2000+

rozwiązań

1537

filmów

Ćwicz w aplikacji Sprawna Matura

Te same zadania CKE z rozwiązaniami, brudnopis i kalkulator, także offline.

Pobierz z App StorePobierz z Google Play