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2sin(x)+cos(x)=-1

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解答

2sin(x)+cos(x)=−1

解答

x=π+2πn,x=2π−0.92729…+2πn
+1
度数
x=180∘+360∘n,x=306.86989…∘+360∘n
求解步骤
2sin(x)+cos(x)=−1
两边减去 cos(x)2sin(x)=−1−cos(x)
两边进行平方(2sin(x))2=(−1−cos(x))2
两边减去 (−1−cos(x))24sin2(x)−1−2cos(x)−cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
−1−cos2(x)−2cos(x)+4sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−1−cos2(x)−2cos(x)+4(1−cos2(x))
化简 −1−cos2(x)−2cos(x)+4(1−cos2(x)):−5cos2(x)−2cos(x)+3
−1−cos2(x)−2cos(x)+4(1−cos2(x))
乘开 4(1−cos2(x)):4−4cos2(x)
4(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=4,b=1,c=cos2(x)=4⋅1−4cos2(x)
数字相乘:4⋅1=4=4−4cos2(x)
=−1−cos2(x)−2cos(x)+4−4cos2(x)
化简 −1−cos2(x)−2cos(x)+4−4cos2(x):−5cos2(x)−2cos(x)+3
−1−cos2(x)−2cos(x)+4−4cos2(x)
对同类项分组=−cos2(x)−2cos(x)−4cos2(x)−1+4
同类项相加:−cos2(x)−4cos2(x)=−5cos2(x)=−5cos2(x)−2cos(x)−1+4
数字相加/相减:−1+4=3=−5cos2(x)−2cos(x)+3
=−5cos2(x)−2cos(x)+3
=−5cos2(x)−2cos(x)+3
3−2cos(x)−5cos2(x)=0
用替代法求解
3−2cos(x)−5cos2(x)=0
令:cos(x)=u3−2u−5u2=0
3−2u−5u2=0:u=−1,u=53​
3−2u−5u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−5u2−2u+3=0
使用求根公式求解
−5u2−2u+3=0
二次方程求根公式:
若 a=−5,b=−2,c=3u1,2​=2(−5)−(−2)±(−2)2−4(−5)⋅3​​
u1,2​=2(−5)−(−2)±(−2)2−4(−5)⋅3​​
(−2)2−4(−5)⋅3​=8
(−2)2−4(−5)⋅3​
使用法则 −(−a)=a=(−2)2+4⋅5⋅3​
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−2)2=22=22+4⋅5⋅3​
数字相乘:4⋅5⋅3=60=22+60​
22=4=4+60​
数字相加:4+60=64=64​
因式分解数字: 64=82=82​
使用根式运算法则: nan​=a82​=8=8
u1,2​=2(−5)−(−2)±8​
将解分隔开u1​=2(−5)−(−2)+8​,u2​=2(−5)−(−2)−8​
u=2(−5)−(−2)+8​:−1
2(−5)−(−2)+8​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅52+8​
数字相加:2+8=10=−2⋅510​
数字相乘:2⋅5=10=−1010​
使用分式法则: −ba​=−ba​=−1010​
使用法则 aa​=1=−1
u=2(−5)−(−2)−8​:53​
2(−5)−(−2)−8​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅52−8​
数字相减:2−8=−6=−2⋅5−6​
数字相乘:2⋅5=10=−10−6​
使用分式法则: −b−a​=ba​=106​
约分:2=53​
二次方程组的解是:u=−1,u=53​
u=cos(x)代回cos(x)=−1,cos(x)=53​
cos(x)=−1,cos(x)=53​
cos(x)=−1:x=π+2πn
cos(x)=−1
cos(x)=−1的通解
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
cos(x)=53​:x=arccos(53​)+2πn,x=2π−arccos(53​)+2πn
cos(x)=53​
使用反三角函数性质
cos(x)=53​
cos(x)=53​的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(53​)+2πn,x=2π−arccos(53​)+2πn
x=arccos(53​)+2πn,x=2π−arccos(53​)+2πn
合并所有解x=π+2πn,x=arccos(53​)+2πn,x=2π−arccos(53​)+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 2sin(x)+cos(x)=−1检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 π+2πn的解:真
π+2πn
代入 n=1π+2π1
对于 2sin(x)+cos(x)=−1代入x=π+2π12sin(π+2π1)+cos(π+2π1)=−1
整理后得−1=−1
⇒真
检验 arccos(53​)+2πn的解:假
arccos(53​)+2πn
代入 n=1arccos(53​)+2π1
对于 2sin(x)+cos(x)=−1代入x=arccos(53​)+2π12sin(arccos(53​)+2π1)+cos(arccos(53​)+2π1)=−1
整理后得2.2=−1
⇒假
检验 2π−arccos(53​)+2πn的解:真
2π−arccos(53​)+2πn
代入 n=12π−arccos(53​)+2π1
对于 2sin(x)+cos(x)=−1代入x=2π−arccos(53​)+2π12sin(2π−arccos(53​)+2π1)+cos(2π−arccos(53​)+2π1)=−1
整理后得−1=−1
⇒真
x=π+2πn,x=2π−arccos(53​)+2πn
以小数形式表示解x=π+2πn,x=2π−0.92729…+2πn

作图

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sec^2(x)+7tan(x)=9sec2(x)+7tan(x)=91-3cos(θ)=sin^2(θ)1−3cos(θ)=sin2(θ)cot(2x)=-1cot(2x)=−12sec(θ)+3=02sec(θ)+3=03sec^2(x)-5tan(x)=33sec2(x)−5tan(x)=3
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