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转化与化归:解三角题的利器

2016-03-16漆光宗

新高考·高一数学 2016年2期
关键词:所求单调最值

漆光宗

通过对前面两篇文章的学习,相信同学们对转化与化归思想已经有了一定的了解,匈牙利著名数学家路莎·彼得在名著《无穷的玩艺》中曾指出:“数学家们往往不是对问题进行正面攻击,而是不断地将它变形,直到把它转变成能够解决的问题,”实际上,中学数学中,这种化归方法的应用无处不在.下面就以我们刚刚学习的三角函数为例,来进一步领略运用转化与化归思想解题的魅力.

一、把待求角转化为已知角,实现角的变换

看来转化与化归思想的运用应遵循从简的原则,即转化为已经解决或容易解决的问题,需要注意观察与发现已知条件与所求问题的联系,这里特别是已知角与所求角的关系,角的转化是简化运算的关键.

常见的单角化复角的变换方式有:

三角函数中的公式比较多,我们在解题时必须善于用联系的观点去观察角与角之间的关系,采用转化与化归的思想,把复杂的问题转化为简单的问题来解决.另外三角公式中的α和β是任意的,它们可以是单角也可以是复角,同时角与角之间的关系不是固定不变的,在一定条件下它们是相互转化的.

二、将求角的问题化归为求三角函数值

分析 观察结论,要求α+β,可以将目标化归为求角α+β的某一个三角函数值,比如正弦或余弦,它们应该都是特殊值,再结合角的范围求出角来.

为什么算正弦会多了一个值呢?在求解之前我们怎么去判断应该算哪个函数呢?从函数角度来看这个问题,其实是已知函数值,求自变量的问题,因为a+p∈(0,π),余弦函数在(0,π)上是单调的,一个函数值只对应一个自变量,而正弦函数在(0,π)上不单调,先增后减,一个函数值对应着两个自变量,因此应该利用单调性来做出判断,选取恰当的函数加以计算.

那算正切行吗?正切函数在(0,π)上单调吗?增,做出图象(如图1),发现一个函数值也只对应着一个自变量.因此,只要选取满足一个函数值对应一个自变量的函数就可以.通过这个例子,我们更能体会到,转化与化归还得遵循等价性.

三、利用y=sin x的图象与性质解决三角函数问题

一般有关三角函数的定义域与值域问题,最值问题,以及对函数单调性、周期性等性质的研究,通常借助化归思想,利用辅助角公式将函数解析式变形为y=Asin(ωx+φ+b(或y=Acos(ωx+φ+b)的形式,再利用前文《千变万化终归一》中介绍的方法将函数y=Asin(ωx+φ)+b(或y=Acos(ωx+φ)+b)的性质研究转化为利用函数y=sinx(或y=cosx)的图象和性质解决问题.

四、部分三角函数的最值问题可化归为二次函数最值问题来解决

分析 先利用三角函数的基本公式的变形,利用倍角公式降幂,再配方利用化归思想将问题转换为二次函数的最值问题来解决.

故当sin2x=-1时y取得最大值10,当sin2x=l时y取得最小值6.

利用化归思想解题时,转化的途径和方法不一定相同,但有一个共同的规律,就是在待解决的问题和已解问题之间架起一座联系的桥梁,在解综合题时,由于有些条件比较隐蔽,或所给的条件比较分散,或是所求的结论比较复杂,这时我们就更需要熟练运用化归的思想,把问题转化为我们比较熟悉的问题,从而较快地找到解题思路.

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