Задание № 14 · ЕГЭ

Тригонометрические уравнения с параметрами

Алгоритмы исследования числа и вида решений тригонометрических уравнений с параметрами
7 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Тригонометрическое уравнение с параметром содержит неизвестную \(x\) и параметр \(a\) или другой параметр. Требуется не только решить уравнение, но и определить, как меняются решения при разных значениях параметра: когда решений нет, одно решение, несколько решений или бесконечно много.

Что значит решить уравнение с параметром

Параметр считают фиксированным числом, но его значение заранее неизвестно. Для каждого допустимого значения параметра получается отдельное уравнение относительно \(x\). Ответ обычно записывают в виде промежутков или условий на параметр.

D
Определение

Решить уравнение с параметром — значит найти все пары значений \((x,a)\), удовлетворяющие уравнению, либо описать множество решений \(x\) для каждого значения параметра \(a\).

Сначала определяют область допустимых значений. Для выражений с тангенсом исключают точки, где \(\cos x=0\); для котангенса — точки, где \(\sin x=0\). Затем уравнение приводят к стандартному виду, а параметр исследуют по ограничениям тригонометрической функции.

T
Основные ограничения

Для любого действительного \(x\): \(-1\le\sin x\le1\) и \(-1\le\cos x\le1\). Уравнение \(\sin x=b\) или \(\cos x=b\) имеет действительные решения только при \(|b|\le1\). Уравнение \(\tan x=b\) имеет решения при любом действительном \(b\), но \(x\ne\frac\pi2+\pi k\).

Базовые формулы и особые случаи

После преобразований важно получить один из стандартных видов. Для синуса и косинуса удобно использовать обратные функции или общие формулы решений. Здесь полезны общие тригонометрические уравнения, а перед исследованием промежутков — неравенства с синусом и косинусом.

\[\sin x=b\Longleftrightarrow x=(-1)^k\arcsin b+\pi k,\quad k\in\mathbb Z,\quad |b|\le1\]
\[\cos x=b\Longleftrightarrow x=\pm\arccos b+2\pi k,\quad k\in\mathbb Z,\quad |b|\le1\]
\[\tan x=b\Longleftrightarrow x=\arctan b+\pi k,\quad k\in\mathbb Z\]

Граничные значения параметра требуют отдельной проверки. Например, при \(b=1\) уравнение \(\sin x=b\) имеет решения \(x=\frac\pi2+2\pi k\), а при \(b=-1\) — \(x=-\frac\pi2+2\pi k\). Если после деления на выражение с параметром оно может быть равно нулю, случай нулевого значения рассматривают отдельно.

!
Частая ошибка

Нельзя без проверки делить уравнение на \(a\), \(\sin x\), \(\cos x\) или другое выражение, зависящее от параметра или неизвестной. Сначала выделите случай, когда делитель равен нулю, и решите его отдельно.

Алгоритм исследования

  1. Запишите область допустимых значений по исходному уравнению.
  2. Перенесите слагаемые и примените тождества, не меняющие множество решений.
  3. Разберите особые значения параметра, при которых исчезает коэффициент, становится нулевым делитель или меняется степень уравнения.
  4. Сведите уравнение к виду \(\sin x=b(a)\), \(\cos x=b(a)\), \(\tan x=b(a)\) или к алгебраическому уравнению относительно \(\sin x\) или \(\cos x\).
  5. Используйте ограничения \(-1\le\sin x,\cos x\le1\) и найдите допустимые значения параметра.
  6. Если требуется число решений на отрезке, выпишите общий вид решений и посчитайте целые \(k\), для которых \(x\) попадает в данный отрезок.
  7. Проверьте границы промежутка, точки разрыва и все особые значения параметра.
Приём для числа решений

Если уравнение имеет вид \(\sin x=b(a)\), сначала исследуйте не сами решения \(x\), а диапазон функции \(b(a)\). Затем для каждого допустимого значения определите, сколько точек графика \(y=\sin x\) пересекают горизонтальную прямую \(y=b(a)\) на заданном промежутке.

−6−4−2246−1−0.8−0.6−0.4−0.20.20.40.60.81xy0y = sin(x)
График \(y=\sin x\): параметр задаёт уровень горизонтальной прямой \(y=b(a)\).
Микропроверка

При каких значениях параметра уравнение \(\cos x=2a-1\) имеет действительные решения?

Разобранный пример: число решений на отрезке

Исследуем число корней уравнения \(\sin x=a\) на отрезке \([0;2\pi]\). Это типичная схема: сначала ограничиваем параметр, затем считаем пересечения графика с горизонтальной прямой.

1
Синус принимает значения только от \(-1\) до \(1\).
\(\displaystyle -1\le a\le1\)
2
При \(-1<a<1\) горизонтальная прямая \(y=a\) пересекает график синуса на \([0;2\pi]\) дважды: один раз на возрастании и один раз на убывании.
\(\displaystyle x_1=\arcsin a,\qquad x_2=\pi-\arcsin a\)
3
При \(a=1\) обе точки сливаются в одну вершину графика.
\(\displaystyle x=\frac\pi2\)
4
При \(a=-1\) также получается одна точка минимума.
\(\displaystyle x=\frac{3\pi}{2}\)
5
При \(|a|>1\) горизонтальная прямая не пересекает график.
N(a)=0
Значение параметраЧисло решений на \([0;2\pi]\)Решения
\(a<-1\) или \(a>1\)0нет решений
\(a=-1\)1\(x=\frac{3\pi}{2}\)
\(-1<a<1\)2\(x=\arcsin a\), \(x=\pi-\arcsin a\)
\(a=1\)1\(x=\frac\pi2\)
№
Вывод примера

Главная идея — не подставлять множество чисел вместо параметра, а разделить его значения по критическим точкам \(-1\) и \(1\). Именно на границах диапазона синуса число решений меняется.

Уравнения, сводящиеся к квадратным

Если в уравнении встречаются \(\sin^2x\) и \(\cos^2x\), можно использовать тождество \(\sin^2x+\cos^2x=1\). После этого часто вводят замену \(t=\sin x\) или \(t=\cos x\), причём обязательно добавляют условие \(t\in[-1;1]\).

\[At^2+Bt+C=0,\qquad t\in[-1,1]\]

После решения квадратного уравнения оставляют только те корни \(t\), которые принадлежат \([-1;1]\). Затем каждое допустимое значение переводят обратно в тригонометрическое уравнение. Если дискриминант зависит от параметра, исследуют одновременно условия \(D\ge0\) и \(t\in[-1;1]\).

T
Правило замены

При замене \(t=\sin x\) или \(t=\cos x\) условие \(t\in[-1,1]\) является частью решения. Корень квадратного уравнения вне этого отрезка не даёт действительных значений \(x\).

Особые значения и проверка ответа

Критическими называют значения параметра, при которых меняется структура уравнения: коэффициент становится нулём, дискриминант равен нулю, значение правой части достигает \(1\) или \(-1\), либо корень попадает в конец заданного отрезка.

  • Проверено исходное, а не только преобразованное уравнение.
  • Не потеряны решения при делении или сокращении.
  • Учтены ограничения тангенса и котангенса.
  • Проверены концы отрезка, если требуется число решений на отрезке.
  • Отдельно рассмотрены граничные значения параметра.
!
Частая ошибка при подсчёте корней

Формула общего решения сама по себе не даёт числа корней на отрезке. Нужно решить двойное неравенство для целого \(k\) и проверить, входят ли концы отрезка в область рассмотрения.

Если параметр входит в аргумент, например \(\sin(ax)=b\), полезно учитывать период сложной тригонометрической функции. Уравнения вида \(A\sin x+B\cos x=C\) удобно изучать после перехода к уравнениям с синусом и косинусом. Графический подход связан с исследованием функции, её промежутков монотонности и наибольшего и наименьшего значения.

Q
Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · ограничение синуса
При каких \(a\) уравнение \(\sin x=3a\) имеет действительные решения?
Главное за минуту

Главное

  • Параметр рассматривают как фиксированное число и исследуют все его значения.
  • Сначала находят ОДЗ и разбирают случаи, где параметр или делитель равен нулю.
  • Для синуса и косинуса обязательны ограничения \(|b|\le1\).
  • При замене \(t=\sin x\) или \(t=\cos x\) сохраняют условие \(t\in[-1,1]\).
  • Число корней на отрезке находят по общему решению и допустимым целым значениям \(k\).
  • Граничные значения параметра проверяют отдельно: именно там часто меняется число решений.