三角恒等式的證明是三角函式中一類重要問題,這類問題主要以無條件和有條件恒等式出現。根據恒等式的特點,可採用各種不同的方法技巧,技巧常從以下各個方面表示出來。
1.化角
觀察條件及目標式中角度間聯絡,立足於消除角間存在的差異,或改變角的表達形式以便更好地溝通條件與結論使之統一,或有利於公式的運用,化角是證明三角恒等式時一種常用技巧。
例1求證:tanx - tanx =
思路分析:本題的關鍵是角度關係:x=x -x,可作以下證明:
2.化函式
三角函式中有幾組重要公式,它們不僅揭示了角間的關係,同時揭示了函式間的相互關係,三角變換中,以觀察函式名稱的差異為主觀點,以化異為為同(如化切為弦等)的思路,恰當選用公式,這也是證明三角恒等式的一種基本技巧。
例2 設+=1,求證:tana、tanc、tanb順次成等比數列。
思路分析:欲證tan2c = tana·tanb,將條件中的弦化切是關鍵。
3.化冪
應用公升、降冪公式作冪的轉化,以便更好地選用公式對面臨的問題實行變換,這也是三角恒等式證明的一種技巧。
例3求證 cos4α-4cos2α+3=8sin4α
思路分析:應用降冪公式,從右證到左:
4.化常數
將已知或目標中的常數化為特殊角的函式值以適應求徵需要,這方面的例子效多。如
1=sin2α+cos2α=sec2α-tan2α=csc2α-cot2α=tanαcotα=sinαcscα=cosαsecα,1=tan450=sin900=cos00等等。如何對常數實行變換,這需要對具體問題作具體分析。
例4 求證 =
思路分析:將左式分子中「1」用「sin2α+cos2α」代替,問題便迎刃而解。
5.化引數
用代入、加減、乘除及三角公式消去引數的方法同樣在證明恒等式時用到。
例5 已知acos2α+bsin2α=mcos2β,asin2α+bcos2α=nsin2β,mtan2α=ntan2β(β≠nπ)
求證:(a+b)(m+n)=2mn
6.化比
一些附有積或商形式的條件三角恒等式證明問題,常可考慮應用比例的有關定理。用等比定理,合、分比定理對條件加以變換,或順推出結論,或簡化條件,常常可以為解題帶來方便。
例6 已知(1+cosα)(1-cosβ)=1-2(≠0,1)。求證:tan2=tan2
思路分析:綜觀條件與結論,可考慮從條件中將分離出來,以結論中為嚮導,應用合比定理即可達到論證之目的。
7.化結構
觀察等式左右結構上的差異,立足於統一結構形式也是三角恒等式的一種技巧。
例7設a+b+c=π,求證:sina+sinb+sinc=4coscoscos
思路分析:這裡等式左右分別為和積的形式,現將左邊化成積。
、8.化拆項
這一類恒等式可與數學求和結合起來,常拆項相消法。
例8 求cosx+cos2x+…+cosnx=
思路分析:左邊同乘以sin,去括號,積化和差可得
9.數學歸納法
與自然數有關的命題,還可以用數學歸納法解決。
上述例題可用數學歸納法證明。
三角恒等式證明答案 :
1.右式=== tanx - tanx。
2. ∵ sin2c= ,sin2a= ∴ = 由已知可得=1-=,
∴ = ∴=
即tan2c = tana·tanb 命題成立。
3. 思路分析:應用降冪公式,從右證到左:
右邊=8()2=2(1-2cos2α+cos22α)= 2(1-2cos2α+)=cos4α-4cos2α+3=左邊。
4. 思路分析:將左式分子中「1」用「sin2α+cos2α」代替,問題便迎刃而解。
左邊====右邊
5. 思路分析:消去引數,當m=0時,由mtan2α=ntan2β得n=0,顯然成立。
當m≠0時,只須消去α、β即可。由acos2α+bsin2α=mcos2β,asin2α+bcos2α=nsin2β得
=tan2β,再由mtan2α=ntan2β得=tan2α即可得=tan2α,解得tan2α=1,所以sin2α=cos2α=。
求得cos2β=,sin2β=,又由cos2β+sin2β=1不得。∴+=1 ,
即 (a+b)(m+n)=2mn
6. 思路分析:綜觀條件與結論,可考慮從條件中將分離出來,以結論中為嚮導,應用合比定理即可達到論證之目的。
由已知得1+cosα-cosβ-2cosαcosβ=1-2, 2(cosαcosβ-1)= (cosα-cosβ),∴ = 依合分比定理得
====tan2cot2 ∴ tan2=tan2
7. 思路分析:這裡等式左右分別為和積的形式,現將左邊化成積。
∵ a+b+c=π ∴ sinc=sin[π-(a+b)]=sin(a+b) ∴左邊=2sincos+ sin(a+b)= 2sin (cos+cos)=2sin2coscos
=4 coscoscos
8. 思路分析:左邊同乘以sin,去括號,積化和差可得
左邊= [(sin-sin)+(sin-sin)+…+(sin-sin)]
= (sin- sin)=cossin
三角恒等式證明的基本技巧
例4 求證 思路分析 將左式分子中 1 用 sin2 cos2 代替,問題便迎刃而解。左邊 右邊 5 化引數 用代入 加減 乘除及三角公式消去引數的方法同樣在證明恒等式時用到。例5 已知acos2 bsin2 mcos2 asin2 bcos2 nsin2 mtan2 ntan2 n 求證 a b ...
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