§ 3. РЕШЕНИЕ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ НЕРАВЕНСТВ ВИДА tg(х) > a, tg(х) < a
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
1. Для решения простейших тригонометрических неравенств вида
используют единичную окружность или график функции
2. Важно знать, что:
Тангенс не существует, если
УПРАЖНЕНИЯ С РЕШЕНИЯМИ
Решить неравенство:
Решение.
Введем новую переменную, т. е. обозначим
через а, тогда данное неравенство примет вид
Построим единичную окружность и проведем линию тангенсов, которая является касательной к окружности в точке (1; 0).
Так как
— решение неравенства
то ордината точки
Рис. 170
Т линии тангенсов, равная
, должна быть больше или равна
такие точки лежат на луче
(рис. 170).
Точки
единичной окружности, соответствующие точкам
, образуют дугу, выделенную на рисунке 170. Для точек
этой дуги и выполняется неравенство
Чтобы получить все решения неравенства
достаточно к концам указанного промежутка прибавить период тангенса, получим:
Так как
Функция
определена, если
Это обстоятельство надо учитывать при окончательной записи ответа неравенства, которое решается.
Введем новую переменную
Тогда данное неравенство можно записать в виде
Мы получили квадратное неравенство. Корнями квадратного трехчлена являются
. Тогда по формуле разложения квадратного трехчлена на множители имеем:
Решим это неравенство методом интервалов. Решением являются
(рис. 171).
Рис. 171
Рис. 172
Рис. 173
Возвращаясь к функции
получим:
Эти два неравенства нам и предстоит теперь решить. Неравенство
мы уже решили в предыдущем примере. Ответ его известен.
Чтобы решить неравенство
воспользуемся единичной окружностью (рис. 172). Нашему неравенству
-удовлетворяют все точки линии тангенсов, ординаты которых меньше
Этому условию удовлетворяют все точки дуги единичной окружности, выделенной на рисунке 172. Для точек
этой дуги выполняется неравенство
В силу периодичности функции
чтобы получить все решения неравенства
— достаточно к концам этого промежутка прибавить период тангенса. Получим:
Решением данного неравенства являются:
Построим на единичной окружности дуги, тангенс которых равен —1 (рис. 173).
Концы искомых дуг — точки дуги
за исключением точки
В, так как при
функции
не существует. Следовательно,
Учитывая периодичность функции
ответ неравенства (1) запишем в виде
ДИДАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
(см. скан)