- •«Методика формирования умений решать тригонометрические уравнения и неравенства в курсе алгебры и начал анализа»
- •Введение
- •Глава 1. Общие сведения о тригонометрических уравнениях и неравенствах
- •Основные умения, необходимые при решении тригонометрических уравнений и неравенств
- •Методика формирования у учащихся умения решать тригонометрические уравнения
- •Содержание и анализ материала по тригонометрии в различных школьных учебниках
- •Учебник Башмаков м.И. Алгебра и начала анализа. 10-11 класс
- •Учебник Мордкович а.Г. Алгебра и начала анализа. 10-11 класс
- •Учебник Колмогоров а.Н. Алгебра и начала анализа
- •Роль и место тригонометрических уравнений и неравенств в шкм
- •Глава 2. Методы решения тригонометрических уравнений и неравенств
- •2.1. Тригонометрические уравнения и методы их решения
- •Уравнения, сводящиеся к простейшим
- •Уравнения, являющиеся равенством двух одноимённых тригонометрических функций
- •Тригонометрические уравнения, содержащие одну и ту же функцию одного и того же аргумента и решаемые методом подстановки
- •Однородные уравнения
- •Уравнения, решающиеся разложением на множители
- •Уравнения вида
- •2.2. Тригонометрические неравенства и методы их решения Решение простейших тригонометрических неравенств
- •Метод интервалов
- •Глава 3. Методика формирования умений решать тригонометрические неравенства
- •3.1. Методика формирования умений у учащихся решать тригонометрические неравенства
- •3.2. Фрагменты урока направленные на формирование умений решать тригонометрические неравенства Решим тригонометрическое неравенство .
- •Решим тригонометрическое неравенство
- •Заключение
- •Список литературы
Однородные уравнения
Предварительно можно показать учащимся вид однородной функции от двух переменных U и V первой степени, например, 3U + 2V; второй степени: ; третьей степени: и т.д., сформировав понятия выражения, однородного относительно переменных U и V.
Для лучшего усвоения и закрепления идеи необходимо решить с учащимися следующее уравнение:
.
Обозначим
Получается однородное уравнение второй степени:
;
Имеем 2 случая: U = V или V = 0,5 U
Как правило, на практике очень часто встречается .
Примеры:
1. .
Это однородное уравнение первой степени. Обе части уравнения нужно разделить на cosx. При этом получится равносильное уравнение. Чтобы в этом удостовериться, покажем, что уравнение cosx = 0 не содержит корней данного уравнения.
Действительно, если
, то .
Но это невозможно, т.к. .
Следовательно, имеем равносильное уравнение
2. .
Это однородное уравнение второй степени. Получим равносильное уравнение после деления обеих частей уравнения на .
[5, c.9]
Уравнения, решающиеся разложением на множители
При решении уравнений такого типа необходимо пользоваться известным правилом: произведение нескольких множителей равно нулю, если хотя бы один из них равен нулю, а остальные при этом имеют смысл.
Примеры:
1.
Используя данное правило получим:
или
2.
Сгруппируем соответствующие слагаемые, получим:
Уравнения вида
Один из способов решения такого уравнения состоит в том, что левую часть уравнения можно преобразовать по формуле:
Примеры:
1.
;
, т.к. это решение системы
Подставляя в формулу, получаем:
2.
, т.к. это решение системы
Подставляя в формулу, получаем
К сожалению, внимание учащихся нечасто обращается на преобразование выражения .
В некоторых пособиях эта формула приведена в таком виде
где .
Такая запись приведёт к ошибке, если, например, a и b отрицательны.[10]
Выделенные виды тригонометрических уравнений представлены в пособиях по математике для средней школы. Значит, перед учителем стоит задача – формировать у учащихся умения решать уравнения каждого вида.
2.2. Тригонометрические неравенства и методы их решения Решение простейших тригонометрических неравенств
Большинство авторов современных учебников по математике предлагают начать рассмотрение данной темы с решения простейших тригонометрических неравенств. Принцип решения простейших тригонометрических неравенств основан на знаниях и умениях определять на тригонометрической окружности значения не только основных тригонометрических углов, но и других значений.
Между тем, решение неравенств вида , , , можно осуществлять следующим образом: сначала находим какой-нибудь промежуток (), на котором выполняется данное неравенство, а затем записываем окончательный ответ, добавив к концам найденного промежутка число кратное периоду синуса или косинуса: (). При этом значение находится легко, т.к. или . Поиск же значения опирается на интуицию учащихся, их умение заметить равенство дуг или отрезков, воспользовавшись симметрией отдельных частей графика синуса или косинуса. А это довольно большому числу учащихся иногда оказывается не под силу. В целях преодоления отмеченных трудностей в учебниках в последние годы применялся разный подход к решению простейших тригонометрических неравенств, но улучшения в результатах обучения это не давало.
Мы на протяжении ряда лет для нахождения решения тригонометрических неравенств довольно успешно применяем формулы корней соответствующих уравнений.
Изучение данной темы осуществляем таким образом:
-
Строим графики и у = а, считая, что .
Затем записываем уравнение и его решение . Придавая n 0; 1; 2, находим три корня составленного уравнения: . Значения являются абсциссами трёх последовательных точек пересечения графиков и у = а. очевидно, что всегда на интервале () выполняется неравенство , а на интервале () – неравенство .
Добавив к концам этих промежутков число, кратное периоду синуса, в первом случае получим решение неравенства в виде: ; а во втором случае – решение неравенства в виде:
-
Далее проводим аналогичные рассуждения для косинуса
Только в отличие от синуса из формулы , являющейся решением уравнения , при n = 0 получаем два корня , а третий корень при n = 1 в виде . И опять являются тремя последовательными абсциссами точек пересечения графиков и . В интервале () выполняется неравенство , в интервале () – неравенство
Теперь нетрудно записать решения неравенств и . В первом случае получим: ;
а во втором: .
Подведём итог. Чтобы решить неравенство или , надо составить соответствующее уравнение и решить его. Из полученной формулы найти корни и , и записать ответ неравенства в виде: .
При решении неравенств , из формулы корней соответствующего уравнения находим корни и , и записываем ответ неравенства в виде: .
Данный приём позволяет научить решать тригонометрические неравенства всех учащихся, т.к. этот приём полностью опирается на умения, которыми учащиеся владеют прочно. Это умения решать простейшие и находить значение переменной по формуле. Кроме того, становится совершенно необязательным тщательное прорешивание под руководством учителя большого количества упражнений для того, чтобы продемонстрировать всевозможные приёмы рассуждений в зависимости от знака неравенства, значения модуля числа a и его знака. Да и сам процесс решения неравенства становится кратким и, что очень важно, единообразным.
Ещё одним из преимуществ данного способа является то, что он позволяет легко решать неравенства даже в том случае, когда правая часть не является табличным значением синуса или косинуса. Продемонстрируем это на конкретном примере. Пусть требуется решить неравенство . Составим соответствующее уравнение и решим его:
Найдём значения и .
При n = 1
При n = 2
Записываем окончательный ответ данного неравенства:
или
.
В рассмотренном примере решения простейших тригонометрических неравенств недостаток может быть только один – наличие определенной доли формализма. Но если всё оценивать только с этих позиций, то тогда можно будет обвинить в формализме и формулы корней квадратного уравнения, и всех формул решения тригонометрических уравнений, и многое другое.[11]
Предложенный метод хоть и занимает достойное место в формировании умений и навыков решения тригонометрических неравенств, но нельзя и преуменьшать важность и особенности других методов решения тригонометрических неравенств. К таковым относится и метод интервалов.
Рассмотрим его сущность.