Решите уравнение 
Решение. Рассмотрим выражение, стоящее в левой части уравнения. Для того чтобы оценить значение данного тригонометрического выражения, воспользуемся методом введения вспомогательного аргумента:



Данное выражение принимает свое наибольшее значение
при
Найдем соответствующие значения x:


Рассмотрим выражение, стоящее в правой части уравнения. Используя свойства логарифма, преобразуем это выражение:


Отсюда, по свойству степени, имеем:



Так как логарифмическая функция с основанием 3 является возрастающей, то, значит, большему значению аргумента соответствует большее значение функции. Откуда получаем следующую оценку значения выражения, стоящего в правой части:


Степенная функция с основанием
является возрастающей, так как 


причем равенство достигается при
Сравнивая значения левой и правой частей уравнения, приходим к выводу, что равенство будет верным только при тех значениях x, при которых значения выражений, стоящих в левой и в правой частях, достигают значения
одновременно. При
в правой части исходного уравнения получим
как мы уже показали выше. В левой части имеем:

Итак,
верно. Так как значение
обращает уравнение в верное равенство, то оно и будет являться корнем данного уравнения.
Ответ: 
Комментарий. Типичной ошибкой при оценке тригонометрического выражения вида
является формальное применение свойств неравенств. Правильно записывая ограничения на значения
и
получим
и
учащиеся приходят к неравенству
неверно делают вывод, что наибольшее (наименьшее) значение суммы равно 2 (на −2, соответственно). На самом деле значение, равное 2, не достигается, так как это противоречит основному тригонометрическому тождеству
т. е. одновременно синус и косинус одного и того же аргумента не могут достигать значения, равного 1. Но справедливо неравенство

Причем в общеобразовательных классах для работы над этой распространенной ошибкой можно предложить следующие вопросы:
1) Верно ли неравенство 
Ответ: верно.
Обоснование. Так как
и
то
то по свойствам неравенств имеем:

следовательно, 
2) Можно ли, используя верное неравенство
сделать вывод, что наибольшее значение суммы синуса и косинуса одного и того же аргумента будет равно 5?
Критерии проверки: За задание (или за каждый из четырех пунктов сюжета из четырех заданий) выставляется одна из следующих оценок: + (3 балла), ± (2 балла), ∓ (1 балл), − (0 баллов) При этом необходимо руководствоваться следующим. |
Критерии оценивания выполнения заданий | Баллы |
Верное и полное выполнение задания | 3 |
Ход решения верный, решение доведено до ответа, но допущен один недочет | 2 |
Ход решения верный, решение доведено до ответа, но допущено два недочета или одна грубая ошибка | 1 |
Остальные случаи | 0 |
К недочетам относятся, например: описки, неточности в использовании математической символики; погрешности на рисунках, недостаточно полные обоснования; неточности в логике рассуждений при сравнении чисел, доказательстве тождеств или неравенств; вычислительные ошибки, не повлиявшие принципиально на ход решения и не упростившие задачу, если задача не являлась вычислительной; замена строго знака неравенства нестрогим или наоборот; неверное присоединение либо исключение граничной точки из промежутка монотонности и аналогичные. Грубыми ошибками являются, например: потеря или приобретение постороннего корня; неверный отбор решения на промежутке при правильном решении в общем виде; вычислительная ошибка в задаче на вычисление; неверное изменение знака неравенства при умножении на отрицательное число, логарифмировании или потенцировании и т. п. |
Ответ: 
верно.
Обоснование. Так как
и
то
то по свойствам неравенств имеем:

следовательно, 
2) Можно ли, используя верное неравенство
сделать вывод, что наибольшее значение суммы синуса и косинуса одного и того же аргумента будет равно 5?
3959

верно.
Обоснование. Так как
и
то
то по свойствам неравенств имеем:

следовательно, 
2) Можно ли, используя верное неравенство
сделать вывод, что наибольшее значение суммы синуса и косинуса одного и того же аргумента будет равно 5?
Источник: Выпускной экзамен по математике. Базовые классы, РФ, 2000 год, работа 3, вариант 1
Сложность: 6 из 10