第210章三角换元法之探
又一日,学堂之内,戴浩文再开新篇。
戴浩文缓声道:“今日为师要与尔等讲授另一奇妙之法,名曰三角换元法。”
众学子皆屏气凝神,静待下文。
李华拱手问道:“先生,此三角换元法又是何意?”
戴浩文微笑答道:“且看,若有方程x2+y2=1,吾等可设x=cosθ,y=sinθ,此即为三角换元。”
张明面露疑惑:“先生,为何如此设之?”
戴浩文耐心解释道:“诸君可知三角函数之特性?cos2θ+sin2θ=1,恰与吾等所给方程相符。如此设之,可使求解之路径明晰。”
王强问道:“那若方程为x2+4y2=4,又当如何?”
戴浩文道:“此时,可设x=2cosθ,y=sinθ。如此,原方程便化为4cos2θ+4sin2θ=4,正合题意。”
赵婷轻声道:“先生,此设颇有巧妙之处。”
戴浩文点头道:“然也。再看若有式子√(1-x2),吾等设x=sinθ,则此式可化为√(1-sin2θ)=cosθ。”
李华思索片刻道:“先生,此换元法于解题有何妙处?”
戴浩文笑曰:“其妙处众多。若求函数之最值,或化简复杂之式,皆能大显身手。譬如,求函数x+√(1-x2)之值域。”
众学子纷纷低头思索。
戴浩文见状,提示道:“已设x=sinθ,代入可得sinθ+cosθ。诸君可还记得两角和之公式?”
张明恍然道:“先生,吾记得,sinθ+cosθ=√2sin(θ+π4)。”
戴浩文赞道:“善!由此可知其值域为[-√2,√2]。”
王强又问:“先生,若式中含分式,又当如何?”
戴浩文道:“莫急,若有式子(1-x2)(1+x2),设x=tanθ,则可化简求解。”
赵婷道:“先生,此中计算恐有繁难之处。”
戴浩文道:“不错,然只要步步为营,细心推之,必能解出。”
说罢,戴浩文在黑板上详细演示计算过程。
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如此讲学许久,学子们对三角换元法初窥门径。
戴浩文又道:“今留数题,尔等课后细细思索。若有不明,来日再论。”
学子们领命而去,皆欲深研此奇妙之法。
数日之后,众学子再次齐聚学堂。
戴浩文扫视众人,缓声问道:“前几日所授三角换元法,尔等可有研习?”
学子们纷纷点头,李华率先说道:“先生,学生课后反复思索,略有心得,然仍有诸多不明之处。”
戴浩文微笑道:“但说无妨。”
李华拱手道:“若方程为9x2+16y2=144,该如何进行三角换元?”
戴浩文答道:“可设x=4cosθ,y=3sinθ。如此一来,原方程化为16cos2θ+9sin2θ=144,与原式契合。”
王强接着问道:“先生,那对于形如√(x2-2x+1)这样的式子,又当如何三角换元?”