Часть 1, задание 5: Тригонометрия -- уравнения и экстремумы

Содержание

Задание 5 базовой части ДВИ

Пятое задание базовой части — тригонометрия, но не та, где вычисляют значение выражения по табличным углам (это соседний слот, задание 6). Здесь спрашивают про поведение функции: наибольшее и наименьшее значение, количество корней, наибольший или наименьший угол треугольника. Итог — одно число.

[!] Работа всё равно письменная. У ДВИ нет части с кратким ответом: обе части сдаются с решением, и короткий числовой итог должен быть получен обоснованным ходом.

Главный факт про слот: производная не нужна ни разу. Все 11 задач банка решаются одним движением — привести выражение к одной тригонометрической функции (или к квадратному трёхчлену от неё) и прочитать область значений. Слова «найдите минимальное значение функции» пугают больше, чем сама задача.

Второй факт: в трёх задачах из одиннадцати функции нет вовсе — там треугольник, и угол по условию восстанавливается неоднозначно: кандидатов получается два, а лишние отсеивает сумма углов.

Какие темы встречаются

Разбор всех 11 задач слота даёт пять сюжетов:

  1. Свёртка asin⁡t+bcos⁡ta\sin t + b\cos t в одну синусоиду — 4 задачи из 11 (18593, 18608, 18623, 18654). Самый частый сюжет: посчитал a2+b2\sqrt{a^2+b^2} — и значение готово. Просят то наибольшее (+R+R), то наименьшее (−R-R). Все четыре набора коэффициентов подобраны так, что RR выходит целым: 33, 44, 55, 1010.
  2. Угол треугольника, восстановленный по квадрату синуса или косинуса — 3 задачи из 11 (18596, 18611, 18626). Дано cos⁡2∠A\cos^2\angle A и sin⁡∠B\sin\angle B (или наоборот), нужен наибольший либо наименьший ∠C\angle C. Решение — перебор комбинаций с отсевом по сумме углов.
  3. Сведение к квадратному трёхчлену от одной функции — 2 задачи из 11 (18674, 18690). Основное тождество убирает вторую функцию, дальше замена и исследование параболы на отрезке.
  4. Свёртка через двойной угол — 1 задача из 11 (18639).
  5. Отбор корней простейшего уравнения — 1 задача из 11 (20721). Просят не сами корни, а их количество.

Главные формулы и приёмы

Листа справочных материалов на ДВИ не выдают. Всё ниже нужно уметь воспроизвести по памяти.

Разбор примеров

Пример 1. Задача 18654

Найдите минимальное значение функции

10 sin⁡5x+310 cos⁡5x.\sqrt{10}\,\sin 5x+3\sqrt{10}\,\cos 5x.
Пример 2. Задача 18639

Определите минимальное значение функции

y=cos⁡(x−π4)(2 sin⁡x−2 cos⁡x).y = \cos\left(x - \dfrac{\pi}{4}\right)\left(\sqrt{2}\,\sin x - \sqrt{2}\,\cos x\right).
Пример 3. Задача 18674

Определите минимальное значение функции

y=2cos⁡3x−2sin⁡23x−1.y=2\cos 3x-2\sin^2 3x-1.
Пример 4. Задача 18611

В треугольнике ABCABC известно, что

cos⁡2∠A=12,sin⁡∠B=12.\cos^2 \angle A = \dfrac{1}{2}, \qquad \sin \angle B = \dfrac{1}{2}.

Найдите наименьшее значение, которое может принимать градусная мера ∠C\angle C.

Пример 5. Задача 20721

Найдите количество корней уравнения

sin⁡πx=−1,\sin \pi x = -1,

лежащих в промежутке [−4; 2][-4;\,2].

Типичные ошибки

Чек-лист

Проверь себя
  1. Чему равно наибольшее значение выражения 10 sin⁡2x+6 cos⁡2x\sqrt{10}\,\sin 2x+\sqrt{6}\,\cos 2x?
  2. В треугольнике sin⁡∠B=32\sin \angle B = \dfrac{\sqrt{3}}{2}. Сколько значений может принимать ∠B\angle B?
  3. После замены t=cos⁡3xt=\cos 3x вышло y=2t2+2t−3y=2t^2+2t-3. Что проверить перед тем, как объявить минимумом значение в вершине?
  4. Сколько серий решений у уравнения sin⁡u=−1\sin u = -1?