高二上📈 函數
三角方程式
Trigonometric Equations
公式
先化成單一三角函數 → 求主值 → 加上週期
三角函數有週期,所以解有無限多個。務必看清楚題目要求的範圍。
白話解釋
解三角方程式的流程有三步。
**第一步,化成單一三角函數**。式子裡同時有 sin 和 cos 時,用恆等式或和角公式把它統一。含 sin²、cos² 的常常可以換元變成二次方程式。
**第二步,求出範圍內的解**。sin θ = 1/2 在 [0, 2π) 裡有**兩個**解:π/6 和 5π/6。這是最常漏的地方——正弦值相同的角在一個週期內通常有兩個。 用單位圓判斷:sin 是 y 座標,y = 1/2 的水平線會與單位圓交於兩點。
**第三步,加上週期**。如果題目要「所有解」,sin 和 cos 要加 **2kπ**,tan 只要加 **kπ**(因為 tan 的週期是 π 不是 2π)。
換元解二次時要檢查範圍:令 t = sin θ 之後,**t 必須在 [−1, 1] 之間**。解出 t = 2 這種要直接捨去,因為沒有角度的正弦值是 2。
最後務必回頭看題目給的範圍——是 [0, 2π)、[0, 360°) 還是全體實數,答案的個數完全不同。
什麼時候用
求週期現象的特定時刻、解物理的振動問題、幾何角度求值。
最容易錯的地方
- 一個週期內只找到一個解。
- tan 的週期用成 2π。
- 換元後沒檢查 |t| ≤ 1。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
sin θ = 1/2 在 [0, 2π) 有幾個解?
- 2
cos θ = 1 在 [0, 2π) 有幾個解?
- 3
2sin²θ − sinθ − 1 = 0,令 t = sinθ,較大的 t 是多少?