Зачем это в ЕГЭ. Задание №13, 2 первичных балла. Тригонометрические уравнения — самый частый тип (около 70% вариантов ФИПИ). Типичные приёмы: замена на квадратное, разложение на множители, однородные уравнения, формулы двойного угла. Отбор корней на отрезке — пункт б).
Главная идея. Любое тригонометрическое уравнение на ЕГЭ сводится к произведению простейших или к квадратному относительно sinx, cosx или tgx. Ключевое: не терять корни при делении и не забывать ∣sinx∣≤1, ∣cosx∣≤1 при замене.
Алгоритм (чеклист).
1. Привести к одной функции одного аргумента: sin2x=1−cos2x; sin2x=2sinxcosx; cos2x=2cos2x−1=1−2sin2x.
2. Если видно произведение = 0 — разложить и решить каждый множитель.
3. Если однородное (asin2x+bsinxcosx+ccos2x=0) — делить на cos2x=0, получить квадратное по tgx; отдельно проверить cosx=0.
4. Замена t=cosx (или sinx): решить квадратное, отбросить ∣t∣>1, записать серии.
5. Пункт б): подставить границы отрезка в формулу серии, найти целые n.
Опоры (кратко).
- Понижение степени: sin2x=21−cos2x, cos2x=21+cos2x.
- Однородное II степени: делим на cos2x, получаем atg2x+btgx+c=0.
- Произведение: sinx⋅f(cosx)=0 даёт sinx=0 или f(cosx)=0.
Пример 1 (замена, квадратное). 2sin2x+3cosx−3=0.
Шаг 1. Замена sin2x=1−cos2x: 2(1−cos2x)+3cosx−3=0, то есть 2cos2x−3cosx+1=0.
Шаг 2. t=cosx: 2t2−3t+1=0, D=9−8=1, t1=1, t2=21. Оба ∣t∣≤1.
Шаг 3. cosx=1⇒x=2πn; cosx=21⇒x=±3π+2πn.
Шаг 4. Проверка: x=0: 0+3−3=0; x=3π: 23+23−3=0 — верно.
Пример 2 (однородное). sin2x−3sinxcosx+2cos2x=0.
Шаг 1. Проверим cosx=0: sin2x=0, значит sinx=0 — противоречие (sin и cos не обращаются в ноль одновременно). Значит cosx=0.
Шаг 2. Делим на cos2x: tg2x−3tgx+2=0, (tgx−1)(tgx−2)=0.
Шаг 3. tgx=1⇒x=4π+πn; tgx=2⇒x=arctg2+πn.
Шаг 4. Для отбора на конкретном отрезке подставляем границы в каждую серию.
Типичные ошибки.
1. Делят на $\cos x$ без проверки $\cos x=0$ — теряют корни вида x=2π+πk.
2. Не отбрасывают $|t|>1$ при замене t=sinx — записывают лишние серии.
3. Путают формулы двойного угла — у cos2x три формы, нужно выбрать ту, что даёт одну функцию.
4. В отборе берут $n=0$ «по умолчанию» — и пропускают корни при отрицательных n.
5. Записывают ответ в градусах — а отрезок дан в радианах.
Дальше. Показательно-логарифмические и смешанные уравнения №13 в тренажёре.