解
3tanh2(x)=5sech(x)+1
解
x=ln(0.17157…),x=ln(5.82842…)
+1
度
x=−100.99797…∘,x=100.99797…∘解答ステップ
3tanh2(x)=5sech(x)+1
三角関数の公式を使用して書き換える
3tanh2(x)=5sech(x)+1
双曲線の公式を使用する: tanh(x)=ex+e−xex−e−x3(ex+e−xex−e−x)2=5sech(x)+1
双曲線の公式を使用する: sech(x)=ex+e−x23(ex+e−xex−e−x)2=5⋅ex+e−x2+1
3(ex+e−xex−e−x)2=5⋅ex+e−x2+1
3(ex+e−xex−e−x)2=5⋅ex+e−x2+1:x=ln(0.17157…),x=ln(5.82842…)
3(ex+e−xex−e−x)2=5⋅ex+e−x2+1
指数の規則を適用する
3(ex+e−xex−e−x)2=5⋅ex+e−x2+1
指数の規則を適用する: abc=(ab)ce−x=(ex)−13(ex+(ex)−1ex−(ex)−1)2=5⋅ex+(ex)−12+1
3(ex+(ex)−1ex−(ex)−1)2=5⋅ex+(ex)−12+1
equationを以下で書き換える: ex=u3(u+(u)−1u−(u)−1)2=5⋅u+(u)−12+1
解く 3(u+u−1u−u−1)2=5⋅u+u−12+1:u≈0.17157…,u≈5.82842…
3(u+u−1u−u−1)2=5⋅u+u−12+1
改良(u2+1)23(u2−1)2=u2+110u+1
LCMで乗じる
(u2+1)23(u2−1)2=u2+110u+1
以下の最小公倍数を求める: (u2+1)2,u2+1:(u2+1)2
(u2+1)2,u2+1
最小公倍数 (LCM)
(u2+1)2 または以下のいずれかに現れる因数で構成された式を計算する: u2+1=(u2+1)2
以下で乗じる: LCM=(u2+1)2(u2+1)23(u2−1)2(u2+1)2=u2+110u(u2+1)2+1⋅(u2+1)2
簡素化
(u2+1)23(u2−1)2(u2+1)2=u2+110u(u2+1)2+1⋅(u2+1)2
簡素化 (u2+1)23(u2−1)2(u2+1)2:3(u2−1)2
(u2+1)23(u2−1)2(u2+1)2
分数を乗じる: a⋅cb=ca⋅b=(u2+1)23(u2−1)2(u2+1)2
共通因数を約分する:(u2+1)2=3(u2−1)2
簡素化 u2+110u(u2+1)2:10u(u2+1)
u2+110u(u2+1)2
分数を乗じる: a⋅cb=ca⋅b=u2+110u(u2+1)2
共通因数を約分する:u2+1=10u(u2+1)
簡素化 1⋅(u2+1)2:(u2+1)2
1⋅(u2+1)2
乗算:1⋅(u2+1)2=(u2+1)2=(u2+1)2
3(u2−1)2=10u(u2+1)+(u2+1)2
3(u2−1)2=10u(u2+1)+(u2+1)2
3(u2−1)2=10u(u2+1)+(u2+1)2
解く 3(u2−1)2=10u(u2+1)+(u2+1)2:u≈0.17157…,u≈5.82842…
3(u2−1)2=10u(u2+1)+(u2+1)2
拡張 3(u2−1)2:3u4−6u2+3
3(u2−1)2
(u2−1)2=u4−2u2+1
(u2−1)2
完全平方式を適用する: (a−b)2=a2−2ab+b2a=u2,b=1
=(u2)2−2u2⋅1+12
簡素化 (u2)2−2u2⋅1+12:u4−2u2+1
(u2)2−2u2⋅1+12
規則を適用 1a=112=1=(u2)2−2⋅1⋅u2+1
(u2)2=u4
(u2)2
指数の規則を適用する: (ab)c=abc=u2⋅2
数を乗じる:2⋅2=4=u4
2u2⋅1=2u2
2u2⋅1
数を乗じる:2⋅1=2=2u2
=u4−2u2+1
=u4−2u2+1
=3(u4−2u2+1)
括弧を分配する=3u4+3(−2u2)+3⋅1
マイナス・プラスの規則を適用する+(−a)=−a=3u4−3⋅2u2+3⋅1
簡素化 3u4−3⋅2u2+3⋅1:3u4−6u2+3
3u4−3⋅2u2+3⋅1
数を乗じる:3⋅2=6=3u4−6u2+3⋅1
数を乗じる:3⋅1=3=3u4−6u2+3
=3u4−6u2+3
拡張 10u(u2+1)+(u2+1)2:10u3+10u+u4+2u2+1
10u(u2+1)+(u2+1)2
(u2+1)2:u4+2u2+1
完全平方式を適用する: (a+b)2=a2+2ab+b2a=u2,b=1
=(u2)2+2u2⋅1+12
簡素化 (u2)2+2u2⋅1+12:u4+2u2+1
(u2)2+2u2⋅1+12
規則を適用 1a=112=1=(u2)2+2⋅1⋅u2+1
(u2)2=u4
(u2)2
指数の規則を適用する: (ab)c=abc=u2⋅2
数を乗じる:2⋅2=4=u4
2u2⋅1=2u2
2u2⋅1
数を乗じる:2⋅1=2=2u2
=u4+2u2+1
=u4+2u2+1
=10u(u2+1)+u4+2u2+1
拡張 10u(u2+1):10u3+10u
10u(u2+1)
分配法則を適用する: a(b+c)=ab+aca=10u,b=u2,c=1=10uu2+10u⋅1
=10u2u+10⋅1⋅u
簡素化 10u2u+10⋅1⋅u:10u3+10u
10u2u+10⋅1⋅u
10u2u=10u3
10u2u
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=10u2+1
数を足す:2+1=3=10u3
10⋅1⋅u=10u
10⋅1⋅u
数を乗じる:10⋅1=10=10u
=10u3+10u
=10u3+10u
=10u3+10u+u4+2u2+1
3u4−6u2+3=10u3+10u+u4+2u2+1
辺を交換する10u3+10u+u4+2u2+1=3u4−6u2+3
3を左側に移動します
10u3+10u+u4+2u2+1=3u4−6u2+3
両辺から3を引く10u3+10u+u4+2u2+1−3=3u4−6u2+3−3
簡素化u4+10u3+2u2+10u−2=3u4−6u2
u4+10u3+2u2+10u−2=3u4−6u2
6u2を左側に移動します
u4+10u3+2u2+10u−2=3u4−6u2
両辺に6u2を足すu4+10u3+2u2+10u−2+6u2=3u4−6u2+6u2
簡素化u4+10u3+8u2+10u−2=3u4
u4+10u3+8u2+10u−2=3u4
3u4を左側に移動します
u4+10u3+8u2+10u−2=3u4
両辺から3u4を引くu4+10u3+8u2+10u−2−3u4=3u4−3u4
簡素化−2u4+10u3+8u2+10u−2=0
−2u4+10u3+8u2+10u−2=0
ニュートン・ラプソン法を使用して −2u4+10u3+8u2+10u−2=0 の解を1つ求める:u≈0.17157…
−2u4+10u3+8u2+10u−2=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−2u4+10u3+8u2+10u−2
発見する f′(u):−8u3+30u2+16u+10
dud(−2u4+10u3+8u2+10u−2)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(2u4)+dud(10u3)+dud(8u2)+dud(10u)−dud(2)
dud(2u4)=8u3
dud(2u4)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=2dud(u4)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2⋅4u4−1
簡素化=8u3
dud(10u3)=30u2
dud(10u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=10dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=10⋅3u3−1
簡素化=30u2
dud(8u2)=16u
dud(8u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=8dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=8⋅2u2−1
簡素化=16u
dud(10u)=10
dud(10u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=10dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=10⋅1
簡素化=10
dud(2)=0
dud(2)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−8u3+30u2+16u+10−0
簡素化=−8u3+30u2+16u+10
仮定: u0=0Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=0.2:Δu1=0.2
f(u0)=−2⋅04+10⋅03+8⋅02+10⋅0−2=−2f′(u0)=−8⋅03+30⋅02+16⋅0+10=10u1=0.2
Δu1=∣0.2−0∣=0.2Δu1=0.2
u2=0.17232…:Δu2=0.02767…
f(u1)=−2⋅0.24+10⋅0.23+8⋅0.22+10⋅0.2−2=0.3968f′(u1)=−8⋅0.23+30⋅0.22+16⋅0.2+10=14.336u2=0.17232…
Δu2=∣0.17232…−0.2∣=0.02767…Δu2=0.02767…
u3=0.17157…:Δu3=0.00074…
f(u2)=−2⋅0.17232…4+10⋅0.17232…3+8⋅0.17232…2+10⋅0.17232…−2=0.01017…f′(u2)=−8⋅0.17232…3+30⋅0.17232…2+16⋅0.17232…+10=13.60704…u3=0.17157…
Δu3=∣0.17157…−0.17232…∣=0.00074…Δu3=0.00074…
u4=0.17157…:Δu4=5.2738E−7
f(u3)=−2⋅0.17157…4+10⋅0.17157…3+8⋅0.17157…2+10⋅0.17157…−2=7.16598E−6f′(u3)=−8⋅0.17157…3+30⋅0.17157…2+16⋅0.17157…+10=13.58789…u4=0.17157…
Δu4=∣0.17157…−0.17157…∣=5.2738E−7Δu4=5.2738E−7
u≈0.17157…
長除法を適用する:u−0.17157…−2u4+10u3+8u2+10u−2=−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…
−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して −2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…=0 の解を1つ求める:u≈5.82842…
−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…
発見する f′(u):−6u2+19.31370…u+9.65685…
dud(−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(2u3)+dud(9.65685…u2)+dud(9.65685…u)+dud(11.65685…)
dud(2u3)=6u2
dud(2u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=2dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2⋅3u3−1
簡素化=6u2
dud(9.65685…u2)=19.31370…u
dud(9.65685…u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=9.65685…dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=9.65685…⋅2u2−1
簡素化=19.31370…u
dud(9.65685…u)=9.65685…
dud(9.65685…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=9.65685…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=9.65685…⋅1
簡素化=9.65685…
dud(11.65685…)=0
dud(11.65685…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−6u2+19.31370…u+9.65685…+0
簡素化=−6u2+19.31370…u+9.65685…
仮定: u0=1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=−0.26120…:Δu1=1.26120…
f(u0)=−2⋅13+9.65685…⋅12+9.65685…⋅1+11.65685…=28.97056…f′(u0)=−6⋅12+19.31370…⋅1+9.65685…=22.97056…u1=−0.26120…
Δu1=∣−0.26120…−1∣=1.26120…Δu1=1.26120…
u2=−2.59994…:Δu2=2.33873…
f(u1)=−2(−0.26120…)3+9.65685…(−0.26120…)2+9.65685…(−0.26120…)+11.65685…=9.82895…f′(u1)=−6(−0.26120…)2+19.31370…(−0.26120…)+9.65685…=4.20267…u2=−2.59994…
Δu2=∣−2.59994…−(−0.26120…)∣=2.33873…Δu2=2.33873…
u3=−1.52768…:Δu3=1.07225…
f(u2)=−2(−2.59994…)3+9.65685…(−2.59994…)2+9.65685…(−2.59994…)+11.65685…=86.97662…f′(u2)=−6(−2.59994…)2+19.31370…(−2.59994…)+9.65685…=−81.11583…u3=−1.52768…
Δu3=∣−1.52768…−(−2.59994…)∣=1.07225…Δu3=1.07225…
u4=−0.74271…:Δu4=0.78497…
f(u3)=−2(−1.52768…)3+9.65685…(−1.52768…)2+9.65685…(−1.52768…)+11.65685…=26.57243…f′(u3)=−6(−1.52768…)2+19.31370…(−1.52768…)+9.65685…=−33.85150…u4=−0.74271…
Δu4=∣−0.74271…−(−1.52768…)∣=0.78497…Δu4=0.78497…
u5=0.58655…:Δu5=1.32927…
f(u4)=−2(−0.74271…)3+9.65685…(−0.74271…)2+9.65685…(−0.74271…)+11.65685…=10.63096…f′(u4)=−6(−0.74271…)2+19.31370…(−0.74271…)+9.65685…=−7.99758…u5=0.58655…
Δu5=∣0.58655…−(−0.74271…)∣=1.32927…Δu5=1.32927…
u6=−0.48314…:Δu6=1.06969…
f(u5)=−2⋅0.58655…3+9.65685…⋅0.58655…2+9.65685…⋅0.58655…+11.65685…=20.23988…f′(u5)=−6⋅0.58655…2+19.31370…⋅0.58655…+9.65685…=18.92109…u6=−0.48314…
Δu6=∣−0.48314…−0.58655…∣=1.06969…Δu6=1.06969…
u7=8.32623…:Δu7=8.80938…
f(u6)=−2(−0.48314…)3+9.65685…(−0.48314…)2+9.65685…(−0.48314…)+11.65685…=9.47094…f′(u6)=−6(−0.48314…)2+19.31370…(−0.48314…)+9.65685…=−1.07509…u7=8.32623…
Δu7=∣8.32623…−(−0.48314…)∣=8.80938…Δu7=8.80938…
u8=6.72569…:Δu8=1.60054…
f(u7)=−2⋅8.32623…3+9.65685…⋅8.32623…2+9.65685…⋅8.32623…+11.65685…=−392.91766…f′(u7)=−6⋅8.32623…2+19.31370…⋅8.32623…+9.65685…=−245.48993…u8=6.72569…
Δu8=∣6.72569…−8.32623…∣=1.60054…Δu8=1.60054…
u9=6.00490…:Δu9=0.72078…
f(u8)=−2⋅6.72569…3+9.65685…⋅6.72569…2+9.65685…⋅6.72569…+11.65685…=−95.03936…f′(u8)=−6⋅6.72569…2+19.31370…⋅6.72569…+9.65685…=−131.85466…u9=6.00490…
Δu9=∣6.00490…−6.72569…∣=0.72078…Δu9=0.72078…
u10=5.83735…:Δu10=0.16754…
f(u9)=−2⋅6.00490…3+9.65685…⋅6.00490…2+9.65685…⋅6.00490…+11.65685…=−15.19941…f′(u9)=−6⋅6.00490…2+19.31370…⋅6.00490…+9.65685…=−90.71934…u10=5.83735…
Δu10=∣5.83735…−6.00490…∣=0.16754…Δu10=0.16754…
u11=5.82845…:Δu11=0.00890…
f(u10)=−2⋅5.83735…3+9.65685…⋅5.83735…2+9.65685…⋅5.83735…+11.65685…=−0.73089…f′(u10)=−6⋅5.83735…2+19.31370…⋅5.83735…+9.65685…=−82.05068…u11=5.82845…
Δu11=∣5.82845…−5.83735…∣=0.00890…Δu11=0.00890…
u12=5.82842…:Δu12=0.00002…
f(u11)=−2⋅5.82845…3+9.65685…⋅5.82845…2+9.65685…⋅5.82845…+11.65685…=−0.00201…f′(u11)=−6⋅5.82845…2+19.31370…⋅5.82845…+9.65685…=−81.59922…u12=5.82842…
Δu12=∣5.82842…−5.82845…∣=0.00002…Δu12=0.00002…
u13=5.82842…:Δu13=1.88507E−10
f(u12)=−2⋅5.82842…3+9.65685…⋅5.82842…2+9.65685…⋅5.82842…+11.65685…=−1.53818E−8f′(u12)=−6⋅5.82842…2+19.31370…⋅5.82842…+9.65685…=−81.59797…u13=5.82842…
Δu13=∣5.82842…−5.82842…∣=1.88507E−10Δu13=1.88507E−10
u≈5.82842…
長除法を適用する:u−5.82842…−2u3+9.65685…u2+9.65685…u+11.65685…=−2u2−2.00000…u−2.00000…
−2u2−2.00000…u−2.00000…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して −2u2−2.00000…u−2.00000…=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
−2u2−2.00000…u−2.00000…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−2u2−2.00000…u−2.00000…
発見する f′(u):−4u−2.00000…
dud(−2u2−2.00000…u−2.00000…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(2u2)−dud(2.00000…u)−dud(2.00000…)
dud(2u2)=4u
dud(2u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=2dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2⋅2u2−1
簡素化=4u
dud(2.00000…u)=2.00000…
dud(2.00000…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=2.00000…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=2.00000…⋅1
簡素化=2.00000…
dud(2.00000…)=0
dud(2.00000…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−4u−2.00000…−0
簡素化=−4u−2.00000…
仮定: u0=−1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=2.53131E−13:Δu1=1
f(u0)=−2(−1)2−2.00000…(−1)−2.00000…=−2f′(u0)=−4(−1)−2.00000…=1.99999…u1=2.53131E−13
Δu1=∣2.53131E−13−(−1)∣=1Δu1=1
u2=−0.99999…:Δu2=0.99999…
f(u1)=−2⋅2.53131E−132−2.00000…⋅2.53131E−13−2.00000…=−2.00000…f′(u1)=−4⋅2.53131E−13−2.00000…=−2.00000…u2=−0.99999…
Δu2=∣−0.99999…−2.53131E−13∣=0.99999…Δu2=0.99999…
u3=1.26743E−12:Δu3=1.00000…
f(u2)=−2(−0.99999…)2−2.00000…(−0.99999…)−2.00000…=−1.99999…f′(u2)=−4(−0.99999…)−2.00000…=1.99999…u3=1.26743E−12
Δu3=∣1.26743E−12−(−0.99999…)∣=1.00000…Δu3=1.00000…
u4=−0.99999…:Δu4=0.99999…
f(u3)=−2⋅1.26743E−122−2.00000…⋅1.26743E−12−2.00000…=−2.00000…f′(u3)=−4⋅1.26743E−12−2.00000…=−2.00000…u4=−0.99999…
Δu4=∣−0.99999…−1.26743E−12∣=0.99999…Δu4=0.99999…
u5=5.32463E−12:Δu5=1.00000…
f(u4)=−2(−0.99999…)2−2.00000…(−0.99999…)−2.00000…=−1.99999…f′(u4)=−4(−0.99999…)−2.00000…=1.99999…u5=5.32463E−12
Δu5=∣5.32463E−12−(−0.99999…)∣=1.00000…Δu5=1.00000…
u6=−0.99999…:Δu6=0.99999…
f(u5)=−2⋅5.32463E−122−2.00000…⋅5.32463E−12−2.00000…=−2.00000…f′(u5)=−4⋅5.32463E−12−2.00000…=−2.00000…u6=−0.99999…
Δu6=∣−0.99999…−5.32463E−12∣=0.99999…Δu6=0.99999…
u7=2.15534E−11:Δu7=1.00000…
f(u6)=−2(−0.99999…)2−2.00000…(−0.99999…)−2.00000…=−1.99999…f′(u6)=−4(−0.99999…)−2.00000…=1.99999…u7=2.15534E−11
Δu7=∣2.15534E−11−(−0.99999…)∣=1.00000…Δu7=1.00000…
u8=−0.99999…:Δu8=0.99999…
f(u7)=−2⋅2.15534E−112−2.00000…⋅2.15534E−11−2.00000…=−2.00000…f′(u7)=−4⋅2.15534E−11−2.00000…=−2.00000…u8=−0.99999…
Δu8=∣−0.99999…−2.15534E−11∣=0.99999…Δu8=0.99999…
u9=8.64686E−11:Δu9=1.00000…
f(u8)=−2(−0.99999…)2−2.00000…(−0.99999…)−2.00000…=−1.99999…f′(u8)=−4(−0.99999…)−2.00000…=1.99999…u9=8.64686E−11
Δu9=∣8.64686E−11−(−0.99999…)∣=1.00000…Δu9=1.00000…
解を見つけられない
解答はu≈0.17157…,u≈5.82842…
u≈0.17157…,u≈5.82842…
解を検算する
未定義の (特異) 点を求める:u=0
3(u+u−1u−u−1)2 の分母をゼロに比較する
u=0
5u+u−12+1 の分母をゼロに比較する
u=0
以下の点は定義されていないu=0
未定義のポイントを解に組み合わせる:
u≈0.17157…,u≈5.82842…
u≈0.17157…,u≈5.82842…
再び u=exに置き換えて以下を解く: x
解く ex=0.17157…:x=ln(0.17157…)
ex=0.17157…
指数の規則を適用する
ex=0.17157…
f(x)=g(x) ならば, ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(0.17157…)
対数の規則を適用する: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(0.17157…)
x=ln(0.17157…)
解く ex=5.82842…:x=ln(5.82842…)
ex=5.82842…
指数の規則を適用する
ex=5.82842…
f(x)=g(x) ならば, ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(5.82842…)
対数の規則を適用する: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(5.82842…)
x=ln(5.82842…)
x=ln(0.17157…),x=ln(5.82842…)
x=ln(0.17157…),x=ln(5.82842…)