Задание 13 ЕГЭ: тригонометрические уравнения с ОДЗ
Задачи (53)
- № 507644а) Решите уравнение: … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 509820а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 504240а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 525023а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 505498а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 501395а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 514241а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащего отрезку …с ответом
- № 507985а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 519632а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 500637а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 523375а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 507694Дано уравнение … а) Решите уравнение;б) Укажите корни уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 525407а) Решите уравнение: … б) Найдите все корни данного уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 501215а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 689084а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 505152а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 484547а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 519472а) Решите уравнение … б) Найдите его корни на промежутке …с ответом
- № 530063а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 530699а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 535423а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 547543а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 556614а) Решите уравнение … б) Найдите все его корни, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 562491а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 622096а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 622377а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 622981а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 623657а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 624294а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 628749а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 629862а) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 630661a) Решите уравнение … б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 632965а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 633751а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 634461а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие интервалу …с ответом
- № 635141а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 635306а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 637084а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 642003а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 645888а) Решите уравнение: … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 646081а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 648771а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 653512а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 655320а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие промежутку …с ответом
- № 668795а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 673034а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 677685а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 695392а) Решите уравнение … б) Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 695735а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 699433а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с разбором
- № 699852а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 700451а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
- № 701089а) Решите уравнение … б) Найдите все корни уравнения, принадлежащие отрезку …с ответом
О чём эта подтема
Задание 13 профильного ЕГЭ часто включает не просто тригонометрическое уравнение, а конструкцию с дробью, корнем или тангенсом/котангенсом, где часть значений переменной запрещена. Такие уравнения нельзя решать «в лоб»: сначала нужно определить область допустимых значений (ОДЗ), а уже потом искать корни и отбирать среди них те, что не противоречат ограничениям.
Особенность этой подтемы в том, что ошибка почти никогда не в самом уравнении — школьники обычно верно решают квадратное относительно или , верно раскладывают на множители. Проблема в другом: забывают про знаменатель, забывают про подкоренное выражение, забывают, что и определены не всегда. В результате в ответе оказываются лишние корни или, наоборот, теряются нужные. Именно поэтому ОДЗ — отдельный, полноценный этап решения, а не формальная приписка «очевидно, что...».
Задание состоит из двух пунктов: в пункте а) нужно решить уравнение целиком (получить общую серию корней), в пункте б) — отобрать из этой серии корни, принадлежащие конкретному отрезку. Второй пункт технически проще первого, но именно в нём чаще всего допускают арифметические ошибки при подборе целых значений параметра.
Что нужно знать
Для решения уравнений этого типа достаточно твёрдо знать несколько фактов.
1. Условия существования выражений.
- Дробь определена, когда .
- Корень чётной степени определён, когда ; если корень стоит в знаменателе, требуется строгое неравенство .
- определён при , то есть .
- определён при , то есть .
2. Основные тригонометрические тождества, которые пригождаются для упрощения ОДЗ и самого уравнения:
3. Решения простейших уравнений: Для табличных значений (, и т. п.) полезно сразу помнить готовые серии, не выводя их через арксинус/арктангенс каждый раз.
4. Понимание того, что значит «уравнение равно нулю». Произведение или дробь равны нулю тогда и только тогда, когда равен нулю числитель (или один из множителей), при условии что знаменатель (или подкоренное выражение в знаменателе) при этом не равен нулю. Это ключевой логический момент: ОДЗ находится один раз в начале, а дальше на этой области ищутся нули числителя.
5. Расположение точек на числовой окружности и на числовой прямой — умение быстро оценивать, при каком целом значение вида попадает в заданный отрезок. Это чисто техническое умение, но именно оно определяет успех в пункте б).
Как решать: метод и алгоритм
Алгоритм решения тригонометрического уравнения с ОДЗ всегда одинаков, независимо от конкретной конструкции.
Шаг 1. Найти ОДЗ. Выписать все ограничения: знаменатели не равны нулю, подкоренные выражения неотрицательны (или строго положительны, если корень в знаменателе), аргументы тангенса и котангенса определены. Если ограничений несколько, их нужно объединить через систему (все условия должны выполняться одновременно).
Часто ОДЗ удобно упростить с помощью тождеств. Например, выражение раскладывается как (при ), и неравенство сводится к простому условию на синус.
Шаг 2. Решить уравнение без учёта ОДЗ. Преобразовать уравнение к виду, где можно применить замену переменной (например, или ), разложить на множители, свести к произведению простых сомножителей, каждый из которых затем приравнивается к нулю.
Шаг 3. Отобрать корни, удовлетворяющие ОДЗ. Это критический шаг. Каждое найденное значение (или полученную серию ) нужно проверить на соответствие ограничениям из шага 1. Если ОДЗ сформулирована как неравенство на или (например, ), достаточно проверить, попадает ли найденное значение в этот промежуток — не нужно возвращаться к переменной .
Шаг 4. Записать общий ответ (серии корней) — это пункт а).
Шаг 5. Для пункта б) отобрать корни на заданном отрезке. Для каждой серии вида (или с периодом ) нужно решить двойное неравенство относительно целого : и выбрать целые значения из этого промежутка. Полезно сразу переводить границы отрезка в приближённые десятичные значения (например, , ), чтобы визуально контролировать попадание.
Разбор примера
Пример 1
Условие: а) решить уравнение б) найти корни на отрезке .
Шаг 1. ОДЗ. Дробь определена и не равна нулю в знаменателе только тогда, когда подкоренное выражение строго больше нуля (корень в знаменателе — нужна строгая положительность): При раскрываем тангенс: , тогда Отдельно проверяем крайний случай : тогда и не определён, значит это значение нужно исключить. Итоговое ОДЗ:
Шаг 2. Решаем уравнение на этой области. Дробь равна нулю, если числитель равен нулю: Замена даёт квадратное уравнение , корни которого и (по теореме Виета или через дискриминант ).
Шаг 3. Отбор по ОДЗ. Условие отсекает (не входит в промежуток) и оставляет (входит, так как ).
Шаг 4. Решаем : что удобнее записать как Это ответ пункта а).
Шаг 5. Отбор корней на (приближённо ). Проверяем первую серию: при получаем — попадает в отрезок. При значение — не попадает, при значение — тоже нет. Проверяем вторую серию: при значение — уже больше правой границы , не подходит; при значение — меньше левой границы. Единственный подходящий корень: .
Пример 2
Условие: а) решить уравнение б) найти корни на отрезке .
Шаг 1. ОДЗ. Под корнем должно быть ; кроме того, для существования нужно . Совмещая условия, получаем строгую область:
Шаг 2. Решаем уравнение на этой области. Произведение равно нулю, если равен нулю один из множителей (при множитель никогда не равен нулю, поэтому он не даёт корней):
Случай 1: . Отсюда . Проверка ОДЗ: — подходит при любом .
Случай 2: . Отсюда . Нужно проверить знак косинуса для чётных и нечётных отдельно.
- При чётном : , — подходит.
- При нечётном : , — не подходит.
Значит, из второго случая остаётся только серия .
Шаг 3. Ответ пункта а):
Шаг 4. Отбор корней на (приближённо ). Серия : при получаем — попадает в отрезок; при () и () — вне отрезка. Серия : при получаем — попадает; при () и () — вне отрезка. Итоговый ответ пункта б): .
Типичные ошибки
Игнорирование ОДЗ до конца решения. Часто уравнение решают полностью, а про ограничения вспоминают в последний момент — и либо забывают проверить, либо проверяют неверно, подставляя приближённые значения вместо точного анализа знака.
Путаница между и . Если корень стоит в числителе, подкоренное выражение может быть равно нулю. Если корень стоит в знаменателе — только строго больше нуля. Эта деталь регулярно приводит к появлению лишнего или, наоборот, отсутствующего корня.
Забытое ограничение на тангенс и котангенс. Когда в уравнении встречается или , необходимо помнить про запрет соответственно на или , даже если это не выражено явно в условии.
Неполная проверка крайних значений. Как в примере 1, значение формально удовлетворяет неравенству , но обращает в ноль, что делает не определённым. Такие «пограничные» случаи нужно проверять отдельно, не полагаясь только на нестрогое неравенство.
Ошибки в подборе целых для пункта б). Частая причина потери или добавления лишнего корня — арифметическая ошибка при вычислении границ для или неаккуратное сравнение дробей с . Полезно всегда переводить границы отрезка и найденные корни в приближённые десятичные значения для визуального контроля.
Смешение серий корней. Если уравнение распадается на два случая (например, и ), нельзя объединять их в одну формулу «для скорости» — у серий разные периоды и разные стартовые точки, объединение приводит к потере части ответов.
На что обратить внимание на экзамене
Начинайте решение именно с поиска ОДЗ, а не с преобразования уравнения — так вы сразу зафиксируете рамки, в которых будете работать, и не забудете про них к концу решения. Записывайте ОДЗ явно, отдельной строкой, даже если оно кажется очевидным.
При проверке найденных значений или на соответствие ОДЗ работайте именно с этой переменной, а не переходите обратно к иксу без необходимости — это экономит время и снижает риск ошибки.
В пункте б) всегда переводите все числа (границы отрезка, значения корней) в приближённые десятичные дроби через — это позволяет быстро и надёжно проверить попадание в отрезок, не полагаясь на интуицию.
Если уравнение содержит несколько множителей или несколько условий ОДЗ, решайте каждый случай отдельно и до конца, прежде чем переходить к следующему. Не объединяйте промежуточные результаты преждевременно.
Перед записью окончательного ответа обязательно ещё раз подставьте (хотя бы для одного значения параметра из каждой серии) найденный корень в исходное уравнение — это лучший способ поймать ошибку в ОДЗ или в алгебраических преобразованиях.
Частые вопросы
Почему в тригонометрических уравнениях с дробью или корнем нужно искать ОДЗ отдельно, а не просто решать уравнение?
Потому что часть корней уравнения без учёта ограничений может обращать знаменатель в ноль или делать подкоренное выражение отрицательным. Такие значения формально удовлетворяют упрощённому уравнению, но не подходят исходному, поэтому их нужно исключить заранее.
В чём разница между условием $B\ge0$ и $B>0$ для корня?
Если корень стоит в числителе или сам по себе, достаточно , так как — допустимое значение. Если же корень стоит в знаменателе дроби, требуется строгое неравенство , поскольку деление на ноль не определено.
Нужно ли учитывать ограничения на тангенс, если он не написан явно с делением?
Да, всегда. по определению не существует при , и это ограничение действует независимо от того, как записано уравнение — через дробь явно или через функцию .
Как быстро проверить, попадает ли корень вида $x_0+2\pi k$ в заданный отрезок?
Нужно решить двойное неравенство относительно , получив , и выбрать целые значения из этого промежутка. Для контроля полезно перевести все величины в десятичные приближения через .
Что делать, если после решения квадратного уравнения относительно $\sin x$ или $\cos x$ получается два корня, а ОДЗ — это неравенство?
Нужно проверить каждый корень на соответствие неравенству ОДЗ напрямую, без перехода обратно к переменной — просто подставить численное значение в условие ОДЗ и посмотреть, выполняется ли оно.
Почему в примере с $\sin x=-1$ этот случай пришлось исключать отдельно, хотя он подходил под неравенство $\sin x\le0$?
Потому что при автоматически , а значит не существует. Такое значение нарушает исходную ОДЗ, даже если формально удовлетворяет упрощённому неравенству на синус, поэтому его нужно проверять отдельно.