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我在三角区间里漏掉了有效的解

你解出了方程,第一个答案是对的,但评分标准里的解比你找到的还多。

本页内容
  1. 为什么会漏解?
  2. 保留所有解的方法
  3. 例题详解
  4. 除以 sin 的陷阱
  5. 自我检测
  6. 接下来可以做什么?

如果你第一个答案对了,却仍然丢分,问题通常是数区间,而不是解方程。计算器只给一个角度,而题目的区间里可能有两个、四个甚至更多,每一个都需要找出来。

本页介绍一种保留所有有效解的方法,并解释两种会让解消失的习惯。它配合三角方程与图像使用。

为什么会漏解?

常见的原因有三个:

  1. 停在主值。 计算器的答案只是其中一个解。
  2. 忘了换区间,当角度是 2x、3x 或 x + 30° 时。
  3. 除以一个可能为零的三角项,把解除掉了。

保留所有解的方法

  1. 写出整个角度的区间。 如果题目说 0° ≤ x ≤ 360°,方程里有 2x,那么 2x 的区间是 0° ≤ 2x ≤ 720°。
  2. 用反函数求主值。
  3. 用图像草图或象限图找出相关的角。
  4. 在角度仍落在区间内时,加上整圈。
  5. 换算回来:除以 2,或减去 30°,得到 x。
  6. 检验:把每个答案代回原方程。

例题详解

解 sin 2x = 0.5,其中 0° ≤ x ≤ 360°。

第 1 步,2x 的区间。 把区间乘以 2:0° ≤ 2x ≤ 720°。

第 2 步,主值。 sin⁻¹(0.5) = 30°。

第 3 步,相关的角。 正弦在第二象限也为正:180° − 30° = 150°。

第 4 步,加上整圈。 30° + 360° = 390°,150° + 360° = 510°,两者都小于 720°。再加一圈会得到 750° 和 870°,已经超出。所以 2x = 30°、150°、390°、510°。

第 5 步,除以 2。 x = 15°、75°、195°、255°。

第 6 步,检验。 sin 30° = 0.5。sin 150° = 0.5。sin 390° = sin 30° = 0.5。sin 510° = sin 150° = 0.5。四个都吻合,所以 x = 15°、75°、195°、255°。

停在第 2 步的学生只写 x = 15°,跳过第 1 步的学生只找到 15° 和 75°。同一个方程,两者都丢掉一半的分数。

除以 sin 的陷阱

第二种丢解的方式:解 2 sin²x = sin x,其中 0° ≤ x ≤ 360°。

**错误的做法:**两边除以 sin x,得 2 sin x = 1,所以 sin x = 1/2,x = 30°、150°。

这样会丢掉 x = 0°、180° 和 360°,因为这些角的 sin x = 0。

改正的办法是把所有项移到一边再因式分解:2 sin²x − sin x = 0,所以 sin x (2 sin x − 1) = 0。于是 sin x = 0,得 x = 0°、180°、360°;或者 sin x = 1/2,得 x = 30°、150°。一共有五个解:0°、30°、150°、180°、360°。

自我检测

1. 解 cos 3x = 0.5,其中 0° ≤ x ≤ 180°。

显示答案

3x 的区间是 0° ≤ 3x ≤ 540°。cos⁻¹(0.5) = 60°。一圈内的另一个角是 360° − 60° = 300°。60° 加 360° 得 420°,在区间内。300° 加 360° 得 660°,太大。

所以 3x = 60°、300°、420°,x = 20°、100°、140°。检验:cos 60° = cos 300° = cos 420° = 0.5。

2. 解 sin(x + 30°) = −0.5,其中 0° ≤ x ≤ 360°。

显示答案

x + 30° 的区间是 30° ≤ x + 30° ≤ 390°。一圈内正弦为 −0.5 的角是 210° 和 330°。两者都在区间内,再加 360° 会超过 390°。

所以 x + 30° = 210° 或 330°,x = 180° 或 300°。检验:sin 210° = −0.5,sin 330° = −0.5。

3. 解 tan x = 1,其中 0° ≤ x ≤ 360°。用一句话解释为什么有两个答案。

显示答案

tan⁻¹(1) = 45°,正切每 180° 重复一次,所以下一个解是 225°。答案是 x = 45° 和 x = 225°。第二个在第三象限,那里正切再次为正。

接下来可以做什么?

用三角形与方位角推理板,它要求先写出关系再计算,并显示角度单位,帮你养成先写区间的习惯。不用计算器的书写训练器支持 sin 30° = 1/2 这类精确值。

然后用原创练习中心检验自己。如果你明明懂方法,却总是少找一个答案,一对一线上 Additional Mathematics 补习可以让老师看出遗漏的解是在哪一步溜走的。

常见问题

为什么我的计算器只给一个答案?

反函数只返回一个主值。三角函数会重复,所以同一个值会出现在其他角度。你必须自己用图像或象限规则找出它们,并保留落在给定区间内的解。

当角度是 2x 时,为什么会出现更多的解?

如果 x 在 0° 到 360° 之间,那么 2x 会从 0° 走到 720°,也就是两整圈。这两圈里的解都要列出来,再除以 2。所以先把区间换成新角度的区间。

可以两边同除以 sin x 吗?

只有当 sin x 在区间内永远不为零时才行,而这很少成立。相除会丢掉 sin x = 0 的解。应该改用因式分解,并分别解每个因式。

同样的方法适用于弧度吗?

适用。方法不变,只是周期不同:一整圈是 2π 而不是 360°。开始之前先确认区间的单位,并把计算器设置成对应的模式。

资料来源

  1. Cambridge IGCSE Additional Mathematics 0606 大纲页面

更新于:

下一步

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