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三角函数中数学思想方法归纳解析

高考三角函数中数学思想方法归纳解析
在三角函数这一章的学习和复习过程中,熟练掌握以下几种数学思想方法,有助于提高同学们灵活处理问题和解决问题的能力。

下面通过例题透视三角函数中的数学思想。

一、数形结合思想
由数想形,以形助数的数形结合思想,具有可以使问题直观呈现的优点,有利于加深同学们对知识的识记和理解;在解答数学题时,数形结合,有利于分析题中数量之间的关系,丰富表象,引发联想,启迪思维,拓宽思路,迅速找到解决问题的方法,从而提高分析问题和解决问题的能力。

例1.求不等式x x cos sin >在[]ππ,-上的解集。

解析:设x y sin 1=,x y cos 2=,在同一坐标系中作出在[]π,0上两函数图像(如图1),在[]π,0上解得x x cos sin =的解为4
π=
x 或
43π=
x ,故由图像得要使得21y y >,即4
34ππ<<x ,由于x y sin 1=,x y cos 2=在[]ππ,-上为偶函数,故在[]0,π-上的解为443ππ-<<-x ,得原不等式的解集为
⎪⎭⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛--
43,44,4
3ππππ 二、分类讨论思想
分类是根据对象的本质属性的异同将其划分为不同种类,即根据对象的共同性与差异性,把具有相同属性的归入一类,把具有不同属性的归入另一类。

分类讨论是数学解题的重要手段,如果对学过的知识恰当地进行分类,就可以使大量纷繁的知识具有条理性。

例2.设⎥⎦

⎢⎣⎡∈2,0πθ,且022sin 2cos 2
<--+m m θθ恒成立,求m 的取值范围。

解析:令()12sin 2sin 22sin 2cos 2
2
--+-=--+=m m m m f θθθθθ

θ
sin =t ,由


⎤⎢⎣⎡∈2,0πθ,得
1
0≤≤t ,则
()()1212222
2++---=--+-=m m m t m mt t t f ,[]1,0∈t ,()0<θf 在
⎥⎦

⎢⎣⎡∈2,0πθ上恒成立,()t f ∴在[]1,0∈t 上恒成立。

由二次函数图像分类讨论得,
1) 当10<≤m 时,需(),0>m f 得10≤≤m ; 2) 当1>m 时,需()01>f ,得1>m ;
o
x
π y
图1
2π 4π 4
3π y 1 y 2
3) 当0<m 时,需(),00>f 得02
1
<<-m 综上所述,得2
1-
>m 三、整体思想
整体思想方法是一种常见的数学方法,它把研究对象的某一部分(或全部)看成一个整体,通过观察与分析,找出整体与局部的有机联系,从而在客观上寻求解决问题的新途径。

往往能起到化繁为简,化难为易的效果。

例3.求函数()x
x x
x x f cos sin 1cos sin ++=
的最大、最小值。

解析:由条件和问题联想到公式()x x x x cos sin 21cos sin 2
±=±,可实施整体代换求最值。

令[]
2,24sin 2cos sin -∈⎪⎭⎫ ⎝

+=
+=πx x x t ,1,0cos sin 1-≠≠++t x x ,则
2
1
c o s s i n 2-=t x x
∴[)(]
2,11,2,2
1
121
2---∈-=+-= t t t t y ,故当2=t 时,y 有最大值,且为212-;
当2-=t 时,y 有最小值,且为
2
1
2-- 四、方程思想
方程是研究数量关系的重要工具。

我们把所要研究的问题中的已知与未知量之间的相等关系,通过建立方程或方程组,并求出未知量的值,从而使问题得到解决的思想方法称为方程思想。

例4.已知2sin 3sin =+αα,求α
αα
αcos sin cos sin +-的值
解:令x =+-α
αα
αcos sin cos sin ,则()()0cos 1sin 1=++-ααx x , 2sin 3sin =+αα,
故解得
21cos ,21sin --=-+=x x x x αα,121212
2
=⎪⎭

⎝⎛--+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+∴x x x x 解得,62±-=x ,
62cos sin cos sin ±-=+-∴
α
αα
α
五、化归转化思想
化归转化思想是解决数学问题的一种重要思想方法。

处理数学问题的实质就是实现新问题向旧问题的转化、复杂问题向简单问题转化、未知问题向已知问题转化、抽象问题向具体
问题转化等。

例5.若4

βα<
<<,n m =+=+ββααcos sin ,cos sin ,试确定n m ,的大小。

解析:当一个问题直接难以入手或相对比较困难时,我们可以等价转化为我们熟知或容易解答的题型。

要比较n m ,的大小可转化为2
m 与2
n 比较大小就容易多了。

βα2sin 1,2sin 122+=+=n m ,又 2
220π
βα<
<<,故βα2s i n 2s i n <,
22n m <∴
0,>n m ,n m <∴
六、函数思想
函数思想就是在解决问题的过程中,把变量之间的关系抽象成函数关系,把具体问题转化为函数问题,通过对函数相应问题的解决,达到解决变量之间具体问题的目的。

例6.已知1sin sin sin 2
2
2
=++γβα,求证:222sin 2sin 2sin ≤++γβα 解析:由1sin sin sin 2
2
2
=++γβα得2cos cos cos 2
2
2
=++γβα,构造函数:
()()()()()2
sin sin 2sin cos sin cos sin cos sin 22
2
2
+++-=-+-+-=x x x x x x f λβαγγββαα 显

()0
≥x f ,故
()0
8s i n s i n 2s i n 2
≤-++=∆γβα,即得
222s i n 2s i n 2s i n ≤++γβα
七、逆向思想
逆向思想通常是指从问题的反向进行思考,运用于正面考虑繁琐或难以进行时的一种解题思维策略,正确使用这种策略,往往能问题绝处逢生,找到求解的新途径。

例7.将函数()x x f y sin =的图像向右平移
4
π
个单位后,再作关于x 轴的对称变换,得到函数x y 2
sin 21-=的图像,求()x f 的解析式。

解析:我们可以采用倒推的方法,即将整个变化过程逆过来考虑。

x x y 2cos sin 212=-= 关于x 轴的对称变换为x y 2cos -=,然后再向左平移
4
π
个单位得x x x x y s in cos 22s in 42cos ⋅==⎪⎭


⎛+
-=π,对照比较原函数()x x f y s in =得,()x x f cos 2=。

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