SKKN Giảng dạy phần phương trình lượng giác

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "GIẢNG DẠY PHẦN PHƯƠNG TRÌNH LƯỢNG GIÁC" 1 Phần thứ nhất: Mở Đầu 1. Lý do chọn đề tài I, Lý do pháp chế: - Căn cứ vào yêu cầu và mục tiêu của hệ thống giáo dục thường xuyên của ngành giáo dục ở bậc phổ thông trung học. - Căn cứ vào tình hình học tập của học sinh hệ phổ thông trung học trong việc học tập bộ môn Đại số và giải tích. II, Cơ sở lý luận: - Kinh nghiệm giảng dạy của một số nhà Toán học trình bày trong các tài liệu. III, Cơ sở thực tiễn - Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình giảng dạy bộ môn Đại só và giải tích và nhất là phần phương trình lượng giác 2. Mục đích nghiên cứu: - Nhằm nâng cao nghiệp vụ chuyên môn và rút kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: I, Nhiệm vụ: Những nội dung chính của phần phương trình lượng giác: - Phương trình lượng giác cơ bản: + Phương trình: sinx = a + Phương trình: cosx = a 2 + Phương trình: tanx = a + Phương trình: cotx = a - Một só phương trình lượng giác thường gặp: + Phương trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác. + Phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác. + Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx - Áp dụng để giải các hệ phương trình. II, Yêu cầu: - Học sinh nắm rõ các công thức biến đổi về lượng giác ở lớp 10 đã học. + Công thức cộng. + Công thức nhân đôi. + Công thức biến đổi tích thành tổng và biến đổi tổng thành tích. - Nhớ công thức nghiệm của phương trình lượng giác cơ bản. - Biết phân biệt các dạng phương trình lượng giác. - Nắm phương pháp chung để giải các phương trình. - Biết kết hợp nghiệm. 4. Đối tượng nghiên cứu: - Học sinh khối 11 bậc phổ thông trung học. 5. Phương pháp nghiên cứu: - Tham khảo các tài liệu. 3 - Tham gia đầy đủ các lớp học bồi dưỡng do sở giáo dục tổ chức, các buổi sinh hoạt tổ, nhóm chuyên môn. 6. Thời gian nghiên cứu: - Trong suốt quá trình được phân công giảng dạy khối 11 bậc phổ thông trung học. Phần thứ hai: Nội dung A, Kiến thức có liên quan: Công thức cộng: cos(a − b) = cosa cosb + sina sinb cos(a + b) = cosa cosb − sina sinb sin(a − b) = sina cosb − cosa sinb sin(a + b) = sina cosb + cosa sinb tan(a − b) = tan tan 1 tan tan a b b − + tan(a + b) = tan tan 1 tan tan a b a b + − Công thức nhân đôi: cos2a = cos 2 a − sin 2 a = 2cos 2 a − 1 = 1 − 2sin 2 a sin2a = 2sinacosa tan2a = atg1 tga2 2 − Công thức hạ bậc: 4 cos 2 a = 2 2cos1 a+ sin 2 a = 2 2cos1 a− Công thức biến đổi tích thành tổng: cosacosb = 2 1 [cos(a + b) + cos(a - b)] sinasinb = 2 1 [cos(a − b) − cos(a + b)] sinacosb = 2 1 [sin(a + b) + sin(a - b)] Công thức biến đổi tổng thành tích: Cosa + cosb = 2cos 2 ba + cos 2 ba − Cosa − cosb = −2sin 2 ba + sin 2 ba − Sina + sinb = 2sin 2 ba + cos 2 ba − Sina + sinb = 2cos 2 ba + sin 2 ba − B, Nội dung: I, Phương trình lượng giác cơ bản: Lý thuyết: Phương trình: sinx = a ⇔ x = α + k2π, k ∈ Z và x = π − α + k2π, k ∈ Z 5 Hay: sinx = a ⇔ x = arcsinα + k2π, k ∈ Z và x = π − arcsinα + k2π, k ∈ Z Đặc biệt: sinx = -1 ⇔ x = 2 π + k2π, k ∈ Z sinx = 1 ⇔ x = − 2 π + k2π, k ∈ Z sinx = 0 ⇔ x = kπ, k ∈ Z Phương trình: cosx = a ⇔ x = ± α + k2π, k ∈ Z Hay: cosx = a ⇔ x = ± arccosα + k2π, k ∈ Z Đặc biệt: cosx = 1 ⇔ x = k2π , k ∈ Z cosx = −1⇔ x = π + k2π, k ∈ Z cosx = 0 ⇔ x = 2 π + kπ, k ∈ Z Phương trình: tanx = a ⇔ x = α + kπ, k ∈ Z Hay tanx = a ⇔ x = arctanα + kπ, k ∈ Z Phương trình: cotx = a ⇔ x = α + kπ, k ∈ Z Hay cotx = a ⇔ x = arccotα + kπ, k ∈ Z Bài tập: Bài tập1: Giải các phương trình sau: 6 3 ) sin 2 2 a x = ( ) 0 2 ) cos 2 25 2 b x + = − ( ) ) 4 2 3+ = −c cot x ( ) 0 3 ) tan 15 3 + =d x Kết quả: 6 ) ( ) 3 x k a k Z x k π π π π  = +  ∈   = +   0 0 0 0 80 180 ) ( ) 55 180 x k b k Z x k  = − + ∈  = +  1 ) ( ) 2 24 4 c x k k Z π π = − − + ∈ 0 0 ) 15 180 ( )d x k k Z = + ∈ Chú ý: Khi giải cần lưu ý khi nào dùng đơn vị Radian, khi nào dùng đơn vị độ, không được dùng cả hai đơn vị đó trong một câu. Bài tập2: Gải các phương trình sau: ( ) 0 2 ) sin 2 15 2 a x − = với 0 0 120 120x− < < ( ) 1 ) cos 2 1 2 b x + = với x π π − < < ( ) ) tan 3 2 3+ =c x với 2 2 x π π − < < Kết quả: 0 0 0 ) 30 ; 105 ; 75 .a x = − 7 1 1 5 1 1 5 ) ; ; ; 2 6 2 6 2 6 2 6 b x π π π π = − + − − − − − + 2 2 4 2 2 ) ; ; 3 9 3 9 3 9 c x π π π = − + − + − − Chú ý: Với dạng bài 2 sau khi giải phương trình xong cần tìm nghiệm phù hợp với yêu cầu của bài toán Bài tập3: Giải các phương trình sau: ( ) ( ) ) sin 2 1 sin 3a x x − = + ) sin3 cos2b x x = ( ) ) tan 3 2 2 0+ − =c x cot x ) sin4 cos5 0d x x + = Kết quả: 4 2 ) ( ) 2 2 3 3 3 10 5 ) ( ) 2 π π π π π π π = +   ∈  = − +   = +  ∈   = +   x k a k Z x k x k b k Z x k ( )k Z∈ Chú ý: Các câu: b, c, d cần biến đổi về cùng hàm số lượng giác ( dùng công thức 2 góc phụ nhau) Bài tập 4: Giải các phương trình sau: ) 2sin 2 sin2 0a x x + = 2 2 ) sin 2 cos 3 1b x x + = ) tan 5 .tan 1=c x x 8 ) 2 2 2 2 ) 2 6 9 = − + +  = +    = +   c x k x k d x k π π π π π π 2 2 2 ) sin 5 cos 5 4 x d x π π     + = +         Kết quả: ) ( ) 3 2 4 ) ( ) 5 π π π π π =   ∈  = ± +   =  ∈  = −  x k a k Z x k x k b k Z x k ) ( ) 12 6 2 4 105 21 ) ( ) 18 4 95 19 π π π π π π = + ∈  = +  ∈   = − +   c x k k Z x k d k Z x k Chú ý: Cần chọn phương pháp phù hợp để giải phương trình một cách nhanh nhất Cụ thể câu a: đưa về phương trình tích Câu d: có thể dùng công thức hạ bậc II, Một số phương trình lượng giác thường gặp: Lý thuyết: 1, Phương trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác: Dạng: at + b = 0 (1) Trong đó a, b là các hằng số (a ≠ 0), t là một trong các hàm số lượng giác Cách giải: Chuyển vế rồi chia hai vế của phương trình (1) cho a, ta đưa phương trình về dạng cơ bản. 2, Phương trình đưa về phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác: Dạng: at 2 + bt + c = 0 Trong đó a, b, c, là các hằng số (a ≠ 0) và t là một trong các hàm số lượng giác. 3, Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx: 9 Dạng: asinx + bcosx = c (1) Với a, b, c ∈ R; (a 2 + b 2 ≠ 0) Cách giải: ( ) 2 2 2 2 2 2 1 sin cos a b c x x a b a b a b ⇔ + = + + + Đặt 2 2 2 2 cos sin a a b b a b α α  =  +    =  +  ta được phương trình: ( ) ( ) 2 2 2 2 1 cos sin sin cos sin (*) c x x a b c x a b α α α ⇔ + = + ⇔ + = + Phương trình trên là phương trình lượng giác cơ bản. Bài tập: Bài tập1: Giải các phương trình sau: ) 2cos 2 0a x − = ) 3 tan 2 3 0− =b x 2 ) 2cos 3cos 1 0c x x− + = 2 ) cos sin 1 0d x x+ + = Kết quả: ) 2 ,( ) 4 π π = ± + ∈a x k k Z 2 ) ( ) 2 3 π π π =   ∈  = ± +  x k c k Z x k 10 [...]... Kết luận Đối với các bài toán có liên quan đến phương trình lượng giác trong khi giảng dạy giáo viên cần: + Nhắc lại các công thức biến đổi đã học ở lớp 10 + Nêu các công thức nghiệm của phương trình lượng giác cơ bản + Nêu phương pháp chung để giải từng loại bài tập + Sau khi giải phương trình xong cần hướng dẫn học sinh cách kết hợp nghiệm của phương trình C KIẾN NGHỊ: * Thời gian phân phối còn ít... c)  , (k ∈ Z )  x = ± π + kπ  6  IV, Áp dụng giải hệ phương trình lượng giác: Cách giải: 20 * Cách 1: Giải từng phương trình trong hệ rồi tìm nghiệm chung của các phương trình đó * Cách 2: Giải một phương trình đơn giản nhất của hệ rồi thay nghiệm tìm được vào các phương trình còn lại để tìm nghiệm của hệ Ví dụ: Bài tập 1: Giải các phương hệ trình sau: 1,  2sin x = 2 (1)    tan x = 1 (2)  2,... tan x − tan x + 2 = 0 (VN ) ⇔x= π + kπ , ( k ∈ Z ) 4 Chú ý: Với bài tập 6 cần biến đổi về phương trình chỉ chứa một hàmn số lượng giác III, Một số phương trình lượng giác khác: Cách giải: + Dùng công thức biến đổi tích thành tổng + Dùng công thức biến đổi tổng thành tích + Dùng công thức hạ bậc + Đưa về phương trình tích 15 + Áp dụng tính chất: A = 0 A2 + B 2 = 0 ⇔  B = 0 + Áp dụng tính chất:  A... của các hàm số lượng giác, đưa về giải hệ phương trình Vì cos2x ≤ 1 nên 2cos2x Vì sin2x ≤ 0 nên 3sin25x + 2 Do đó (*) cos 2 x = 1  ⇔ 2 sin 5 x = 0  ≤ 2 ≤ 2 (*.a ) (*.b) Phương trình (*.a) có nghiệm x = kπ (k∈ Z) Thay vào (*.b) ta thấy thoả mãn Vậy nghiệm của (*) là: x = kπ (k ∈ Z) Tương tự: 2, x= π + k 2π , 4 (k∈ Z) 3, x= π + kπ , 2 (k∈ Z) 4, x= π + kπ 2 , (k∈ Z) 5, Vô nghiệm 23 Phần thứ ba: Kết... Chú ý: Khi giải phương trình dùng phương pháp đặt ẩn phụ đặt: t = sinx + cosx, với t ≤ 2 hay: t = sinx - cosx, với t ≤ 2 Bài tập 5: Giải các phương trình sau: ( ) a ) 3sin 2 x + 8sin x cos x + 8 3 − 9 cos 2 x = 0 b) 4sin 2 x + 3 3 sin 2 x − 2 cos 2 x = 4 c) sin 2 x + sin 2 x − 2 cos 2 x = 1 2 12 ( ) d ) 2sin 2 x + 3 + 3 sin x cos x + ( ) 3 − 1 cos 2 x = − 1 Cách giải: Để giải được phương trình có 2 bước:... nghiệm của hệ phương trình là: x= π + lπ ( l ∈ Z ) 4 * Cách 2: - Giải (1) ta π   x = 4 + k 2π (a ) ( k ∈Z) được:  3π x = + k 2π (b)   4 - Thay vào (2) ta thấy (a) luôn thoả mãn (2) còn (b) không thoả mãn (2), (∀k ∈ Z) Vậy nghiệm của hệ phương trình là: x= π + lπ ( l ∈ Z ) 4 Tương tự: 2, x = k 2π , (k ∈ Z ) 3, x = k 4π , (k ∈ Z ) 4, x= π + kπ , ( k ∈ Z ) 2 Bài tập 2: Giải các phương trình sau: 1,...  B = N A + B = M + N  Ví dụ: Bài tập 1: Giải các phương trình: 1, cosxcos7x = cos3xcos5x (1) 2, sin2x + sin4x = sin6x (2) 3, sin 2 4 x + sin 2 3 x = sin 2 2 x + sin 2 x (3) 4, sin 3 x + cos3 x = cos 2 x (4) Chú ý: Dùng các công thức biến đổi tích về tổng, tổng về tích, công thức nhân đôi, công thức hạ bậc và sử dụng các hằng đẳng thức lượng giác Giải: 1, 16 1 2 ⇔ cos 6 x = cos 2 x 1 2 ( 1) ⇔ (... + 2t + 1 = 0, t = sin x + cos x ⇔ sin x − cos x = −1  x = k 2π ⇔  x = − π + k 2π  2 ( t ≤ 2) ⇔ t = −1 π 1  ⇔ cos  x − ÷ = 4 2  ( k∈Z) Vậy phương trình (4) có nghiệm: x= 3π π + kπ , x = k 2π , x = − + k 2π 4 2 ( k ∈Z) Bài tập 2: Giải các phương trình sau: a ) cos 5 x cos 4 x = cos 3 x cos 2 x b) sin x + sin 2 x + sin 3 x = cos x + cos 2 x + cos 3 x c) sin 3 x + sin 5 x + sin 7 x = 0 d ) tan... cho cosx (hay sinx) để đưa về phương trình bậc hai đối với tanx ( hay cotx) Kết quả: a,  3 3 −8 + kπ  x = arctan 3  π   x = − 3 + kπ  , (k ∈ Z ) b,  π  x = + kπ 2  1   x = arcsin 3 + k 2π  1   x = π − arcsin 3 + k 2π  , (k ∈ Z ) c,  x = kπ  x = arctan( −5) + kπ , ( k ∈ Z )  d, π   x = − 6 + kπ , (k ∈ Z )   x = − π + kπ   4 Bài tập 6: Giải các phương trình sau: 1) cos 2 x − 5sin... phương trình sau: a ) sin 2 x + sin 2 2 x + sin 2 3 x + sin 2 4 x = 2 b) sin 4 x + cos 4 x = 3 − cos 6 x 4 c) 2 cos 2 4 x + sin10 x = 1 Cách giải: Dùng công thức hạ bậc để biến đổi Kết quả: π  x = + kπ  2  π π a)  x = + k , (k ∈ Z )  4 2  π x = + k π  10 5  π π   x = 10 + k 5 b)  , (k ∈ Z )  x = π + kπ   2 π   x = − 4 + kπ c)  , (k ∈ Z ) π π x = + k  12 9  Bài tâp 4: Giải các phương . phương trình lượng giác: - Phương trình lượng giác cơ bản: + Phương trình: sinx = a + Phương trình: cosx = a 2 + Phương trình: tanx = a + Phương trình: cotx = a - Một só phương trình lượng giác. gặp: + Phương trình bậc nhất đối với một hàm số lượng giác. + Phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác. + Phương trình bậc nhất đối với sinx và cosx - Áp dụng để giải các hệ phương trình. II,. giải: Chuyển vế rồi chia hai vế của phương trình (1) cho a, ta đưa phương trình về dạng cơ bản. 2, Phương trình đưa về phương trình bậc hai đối với một hàm số lượng giác: Dạng: at 2 + bt + c = 0 Trong