Khi giải các phương trình lượng giác mà bậc của $sin$ và $cos$ là bậc chẵn ta thường hạ bậc từ đó đưa về phương trình cơ bản. Ví dụ 4. Giải các phương trình lượng giác sau: a. ${\sin ^2}x + {\sin ^2}2x + {\sin ^2}3x = \frac{3}{2}.$ b. ${\sin ^2}3x – {\cos ^2}4x = {\sin ^2}5x – {\cos ^2}6x.$ c. ${\sin ^2}\left( {\frac{x}{2} – \frac{\pi }{4}} \right){\tan ^2}x – {\cos ^2}\frac{x}{2} = 0.$ d. ${\cos ^2}3x\cos 2x – {\cos ^2}x = 0.$ a. Từ sự xuất hiện bậc chẵn của hàm số $sin$ và tổng hai cung $\frac{{6x + 2x}}{2} = 4x$ mà ta nghĩ đến việc hạ bậc và sử dụng công thức biến tổng sang tích sau đó nhóm các hạng tử để đưa về phương trình tích. $PT \Leftrightarrow \cos 2x + \cos 4x + \cos 6x = 0$ $ \Leftrightarrow \cos 4x\left( {2\cos 2x + 1} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} \cos 4x = 0\\ \cos 2x = – \frac{1}{2} \end{array} \right.$ Vậy phương trình có nghiệm: $x = \frac{\pi }{8} + \frac{{k\pi }}{4}$, $x = \pm \frac{\pi }{3} + k\pi $ $(k ∈ Z).$ b. $PT \Leftrightarrow \frac{{1 – \cos 6x}}{x} – \frac{{1 + \cos 8x}}{2}$ $ = \frac{{1 – \cos 10x}}{2} – \frac{{1 + \cos 12x}}{2}$ $ \Leftrightarrow \left( {\cos 12x + \cos 10x} \right) $ $- \left( {\cos 8x + \cos 6x} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow 2\cos 11x\cos x – 2\cos 7x\cos x = 0$ $ \Leftrightarrow \cos x\left( {\cos 11x – \cos 7x} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow \cos x\sin 9x\sin 2x = 0.$ Vậy phương trình có nghiệm: $x = k\frac{\pi }{9}$, $x = k\frac{\pi }{2}$ $\left( {k \in Z} \right).$ c. Điều kiện: $\cos x \ne 0.$ $PT \Leftrightarrow \frac{1}{2}\left[ {1 – \cos \left( {x – \frac{\pi }{2}} \right)} \right]\frac{{{{\sin }^2}x}}{{{{\cos }^2}x}}$ $ = \frac{1}{2}\left( {1 + \cos x} \right)$ $ \Leftrightarrow \left( {1 – \sin x} \right){\sin ^2}x = \left( {1 + \cos x} \right){\cos ^2}x$ $ \Leftrightarrow \left( {1 – \sin x} \right)\left( {1 + \cos x} \right)\left( {\sin x + \cos x} \right) = 0.$ Đáp số: Kết hợp với điều kiện ta được: $x = \pi + k2\pi $, $x = – \frac{\pi }{4} + k\pi $ $\left( {k \in Z} \right).$ d. $PT \Leftrightarrow \frac{{1 + \cos 6x}}{2}\cos 2x$ $ – \frac{{1 + \cos 2x}}{2} = 0$ $ \Leftrightarrow \cos 6x.\cos 2x – 1 = 0$ $ \Leftrightarrow \cos 8x + \cos 4x – 2 = 0$ $ \Leftrightarrow 2{\cos ^2}4x + \cos 4x – 3 = 0$ $ \Leftrightarrow \cos 4x = 1 \Leftrightarrow x = k\frac{\pi }{2}$ $\left( {k \in Z} \right).$ Ví dụ 5. Giải các phương trình lượng giác sau: a. $2{\sin ^2}2x + \sin 7x – 1 = \sin x.$ b. ${\cos ^4}x + {\sin ^4}\left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = 1.$ c. $\left( {2 – \sqrt 3 } \right)\cos x – 2{\sin ^2}\left( {\frac{x}{2} – \frac{\pi }{4}} \right)$ $ = 2\cos x – 1.$ d. $3{\tan ^3}x – \tan x + \frac{{3\left( {1 + \sin x} \right)}}{{{{\cos }^2}x}}$ $ – 8{\cos ^2}\left( {\frac{\pi }{4} – \frac{x}{2}} \right) = 0.$ a. $PT \Leftrightarrow \sin 7x – \sin x$ $ – \left( {1 – 2{{\sin }^2}2x} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow 2\cos 4x.\sin 3x – \cos 4x = 0$ $ \Leftrightarrow \cos 4x\left( {2\sin 3x – 1} \right) = 0.$ Vậy phương trình có nghiệm: $x = \frac{\pi }{8} + k\frac{\pi }{4}$, $x = \frac{\pi }{{18}} + k\frac{{2\pi }}{3}$, $x = \frac{{5\pi }}{{18}} + k\frac{{2\pi }}{3}$ $(k∈Z).$ b. ${\left( {1 + \cos 2x} \right)^2} + {\left( {1 + \sin 2x} \right)^2} = 1$ $ \Leftrightarrow \sin 2x + \cos 2x = – 1$ $ \Leftrightarrow \sqrt 2 \cos \left( {2x – \frac{\pi }{2}} \right) = – 1$ $ \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} x = \frac{\pi }{2} + k\pi \\ x = – \frac{\pi }{4} + k\pi \end{array} \right.\left( {k \in Z} \right)$ c. $PT \Leftrightarrow – \sqrt 3 \cos x + \sin x = 0$ $ \Leftrightarrow \frac{1}{2}\sin x – \frac{{\sqrt 3 }}{2}\cos x = 0$ $ \Leftrightarrow \sin \left( {x – \frac{\pi }{3}} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow x = \frac{\pi }{3} + k\pi $ $(k∈Z).$ d. $PT \Leftrightarrow 3{\tan ^3}x – \tan x$ $ + \frac{{3\left( {1 + \sin x} \right)}}{{{{\cos }^2}x}} – 4\left( {1 + \sin x} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow \tan x\left( {3{{\tan }^2}x – 1} \right)$ $ + \left( {1 + \sin x} \right)\left( {3{{\tan }^2}x – 1} \right) = 0$ $ \Leftrightarrow \left( {3{{\tan }^2}x – 1} \right)\left( {\tan x + 1 + \sin x} \right) = 0$ Trường hợp 1: $\tan x = \pm \frac{1}{{\sqrt 3 }}$ $ \Leftrightarrow x = \pm \frac{\pi }{6} + k\pi $ $\left( {k \in Z} \right).$ Trường hợp 2: $1 + \sin x + \tan x = 0$ $ \Leftrightarrow \sin x + \cos x + \sin x\cos x = 0$ (phương trình đối xứng với $sin$ và $cos$). Giải phương trình này được: $x = \frac{\pi }{4} \pm \arccos \left( {\frac{{\sqrt 2 – 1}}{2}} \right) + k2\pi $ $\left( {k \in Z} \right).$
