三角恒等变换易错题剖析

来源 :高中生学习·高一版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sinhuy258
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  三角函数是高中数学的重要内容,是高考考查的重点、热点.不论是三角函数的求值、化简、证明,还是其它与三角函数有关的考题,都涉及到三角恒等变换.三角变换的方法很多,如切割化弦,异角化同角,异名化同名等.在解题中,常需要对角的范围及三角函数值的符号情况进行讨论,甚至需要应用一些变换技巧,若审题不严不细,很容易出错.下面就同学们在解三角恒等变换题目时常出现的几类错误进行剖析.
  
  1. 变异为同,意识不强
  例1已知[f(tanx)=1+sin2x],则[f(cos600)]= .
  错解[tanx=cos600=12],[∴x=300],
  故[f(cos600)=1+sin2300=54].
  分析本题考查函数解析式及函数值的求解,求[f(x)]的解析式是一大难点,本题需要用换元法求解析式. 错误的原因首先是特殊角的三角函数值没有记准,其次考虑问题不到位,因为题目同时出现了[tanx,sinx,1]等信息,肯定要用“切割化弦”、“1”的代换等将问题简化.
  正解 [f(tanx)=1+sin2x=2sin2x+cos2xsin2x+cos2x]
  [=2tan2x+1tan2x+1].
  [∴]令[t=tanx],则[f(t)=2t2+1t2+1],
  故[f(cos600)=f(12)=65].
  
  2.未知化已知,衔接不当
  例2已知[sin(x+π6)=14],则[sin(5π6-x)+][sin2(π3-x)]=.
  错解 [∵sin(x+π6)=sinxcosπ6+cosxsinπ6]
  [=32sinx+12cosx=14],
  又[∵][sin2x+cos2x=1],
  解方程组,得[sinx=3-158],[cosx=1+358.]
  再将原式展开,把[sinx、cosx]的值代入. (同学们往往做到这里,就做不下去了)
  分析上述解法是用常规思路求值,计算过程比较麻烦,计算量大. 本题只须先找准所求式子中的角与已知角的关系,即[5π6-x=π-(x+π6)],[π3-x=π2-(x+π6)],再利用诱导公式转化为求已知角的余弦值,采用整体代入思想即可.
  正解 [∵][sin(x+π6)=14],则原式可整理如下:
  [sin(5π6-x)+sin2(π3-x)=sin[π-(x+π6)]+sin2[π2-(x+π6)]=sinx+π6+cos2(x+π6)=14+(1-116)=1916.]
  
  3.定义域优先原则,容易忽视
  例3分别求函数[f(x)=1-cosx+sinx1+cosx+sinx]的奇偶性和周期.
  错解 [f(x)=1-(1-2sin2x2)+2sinx2cosx21+(2cos2x2-1)+2sinx2cosx2]
  [=2sinx2(sinx2+cosx2)2cosx2(sinx2+cosx2)=tanx2.]
  又[∵][f(-x)=tan(-x2)=-tanx2],
  [∴][f(x)]是奇函数.
  又[∵][T=π12=2π], 故[f(x)]的周期是[2π].
  分析利用公式将[f(x)]化简,是本题的突破口,得到的结果是[f(x)=tanx2]. 但在求奇偶性时,忽略了定义域优先的原则,要使函数有意义,[1+cosx+][sinx≠0],即须满足[{xx≠2kπ-π2]且[x≠2kπ-π,][k∈Z}],此定义域不关于原点对称,从而[f(x)]是非奇非偶函数.而[f(x)]的周期性需要根据图象来判断.
  正解:要使函数有意义,则有[1+cosx+sinx≠0,]
  故[x≠2kπ-π2且x≠2kπ-π],[k∈Z,]
  即[f(x)]的定义域是[{xx≠2kπ-π2且x≠2kπ-π,][k∈Z}],不关于原点对称,
  故[f(x)]是非奇非偶函数.
  [又f(x)=1-(1-2sin2x2)+2sinx2cosx21+(2cos2x2-1)+2sinx2cosx2=2sinx2(sinx2+cosx2)2cosx2(sinx2+cosx2)=tanx2,]
  由其图象特征知,[f(x)]是周期函数,
  且[T=π12=2π].
  说明此题若指出函数的定义域为[(-π2,π2)],则此函数即是奇函数.
  
  4.产生增根,不易排除
  例4设[α]是第四象限的角,若[sin3αsinα=135],则[tan2α]=.
  错解 [sin3αsinα=sin(2α+α)sinα=3sinα-4sin3αsinα=135,]
  [∴][sinα(10sin2α-1)=0].
  又[α]是第四象限的角,
  故[sinα=-1010],[cosα=31010],
  [∴][sin2α=-35].
  [∵4kπ+3π<2α<4kπ+4π],
  故[2α]可能在第三、四象限,[cos2α=±45],
  [∴tan2α=±34].
  分析例题利用拆项[3α=2α+α],所求问题得以求解. 但是[sinα=-1010],[cosα=31010]时,[cos2α=][cos2α-sin2α=45],并不是有两个值. [2α]可能在第三、四象限,求[2α]的余弦值可以避开错误,所以灵活选用公式很重要.
  正解由[sin3αsinα=135],
  [∴sin2αcosα+cos2αsinαsinα=135].
  [∵2cos2α+cos2α=135],
  [∴1+2cos2α=135,∴cos2α=45].
  [∵4kπ+3π<2α<4kπ+4π],故[2α]可能在第三、四象限.
  [∴sin2α=-35] ,[∴tan2α=-34].
  
  5. 考虑不周,范围扩大
  例5已知[sinαcosβ=34],求[cosαsinβ]的范围.
  错解 [sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ]
  [=34+cosαsinβ].
  由[-1≤sin(α+β)≤1],
  得[-1≤34+cosαsinβ≤1],
  故[-74≤cosαsinβ≤14].
  分析本题看似简单但很容易出错,错解选用公式正确,但考虑欠周.题目同时出现了[sinαcosβ,][cosαsinβ],暗示我们用[sin(α+β),sin(α-β)]. 但由于使用部分公式就可以很快得出结论,我们很容易放松警惕而考虑不全面.
  正解:(前面同上)
  又[∵sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ]
  [=34-cosαsinβ],
  由[-1≤sin(α-β)≤1],得
  [-14≤cosαsinβ≤74],
  综上所述, [-14≤cosαsinβ≤14].
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