专题地图 › 三角恒等变形
2026 年内蒙古预赛
正弦乘积方程的全部解
F3填空题三角恒等变形
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:x≡±12π, ±125π, ±10π, ±103π(modπ)
解析
提示
积化和差后只出现 cos6x,cos8x,它们都是 u=cos2x 的切比雪夫多项式。
思路
所得四次多项式恰好分解成两个二次因子,再分别还原为标准特殊角。
解答
令 u=cos2x。由积化和差公式,原方程等价于
2(cos6x−cos8x)=1.
利用
cos6x=4u3−3u,cos8x=8u4−8u2+1,
整理并因式分解,得
(4u2−3)(4u2−2u−1)=0.(1)
第一因子给出
u=±23,
即
x≡±12π,±125π(modπ).
第二因子给出
u=41+5=cos5π或u=41−5=cos53π,
即
x≡±10π,±103π(modπ).
综上,所有实数解为
x≡±12π, ±125π, ±10π, ±103π(modπ).
复核
因式分解 (1) 与原方程逐步等价,没有平方操作。八个模 π 的剩余类互不相同; 原乘积在 x↦x+π 下保持不变,所以模 π 表示已穷尽全部实数解。
方法总结
出现 sinxsin((2m+1)x) 时,积化和差会把角度变成偶数倍,适合令 u=cos2x。再用切比雪夫公式降为代数方程,因式分解后按特殊角恢复全部周期解。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
先把乘积转为cos6x−cos8x并选cos2x为统一变量,再分解四次式,将四个余弦值全部还原为模π角类。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:反求全部合法输入并筛选
专题卡:倍角余弦:三项递推,乘正弦消去相邻项、解三角方程、数解的个数:化成标准方程,写全所有分支