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2tan^2(x)+1=cos(x)

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解答

2tan2(x)+1=cos(x)

解答

x=2πn
+1
度数
x=0∘+360∘n
求解步骤
2tan2(x)+1=cos(x)
两边进行平方(2tan2(x)+1)2=cos2(x)
两边减去 cos2(x)(2tan2(x)+1)2−cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
(1+2tan2(x))2−cos2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: tan2(x)+1=sec2(x)tan2(x)=sec2(x)−1=(1+2(sec2(x)−1))2−cos2(x)
乘开 1+2(sec2(x)−1):2sec2(x)−1
1+2(sec2(x)−1)
乘开 2(sec2(x)−1):2sec2(x)−2
2(sec2(x)−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=sec2(x),c=1=2sec2(x)−2⋅1
数字相乘:2⋅1=2=2sec2(x)−2
=1+2sec2(x)−2
化简 1+2sec2(x)−2:2sec2(x)−1
1+2sec2(x)−2
对同类项分组=2sec2(x)+1−2
数字相加/相减:1−2=−1=2sec2(x)−1
=2sec2(x)−1
=(2sec2(x)−1)2−cos2(x)
(−1+2sec2(x))2−cos2(x)=0
分解 (−1+2sec2(x))2−cos2(x):(−1+2sec2(x)+cos(x))(−1+2sec2(x)−cos(x))
(−1+2sec2(x))2−cos2(x)
使用平方差公式: x2−y2=(x+y)(x−y)(−1+2sec2(x))2−cos2(x)=((−1+2sec2(x))+cos(x))((−1+2sec2(x))−cos(x))=((−1+2sec2(x))+cos(x))((−1+2sec2(x))−cos(x))
整理后得=(2sec2(x)+cos(x)−1)(2sec2(x)−cos(x)−1)
(−1+2sec2(x)+cos(x))(−1+2sec2(x)−cos(x))=0
分别求解每个部分−1+2sec2(x)+cos(x)=0or−1+2sec2(x)−cos(x)=0
−1+2sec2(x)+cos(x)=0:x=π+2πn
−1+2sec2(x)+cos(x)=0
使用三角恒等式改写
−1+cos(x)+2sec2(x)
使用基本三角恒等式: cos(x)=sec(x)1​=−1+sec(x)1​+2sec2(x)
−1+sec(x)1​+2sec2(x)=0
用替代法求解
−1+sec(x)1​+2sec2(x)=0
令:sec(x)=u−1+u1​+2u2=0
−1+u1​+2u2=0:u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
−1+u1​+2u2=0
在两边乘以 u
−1+u1​+2u2=0
在两边乘以 u−1⋅u+u1​u+2u2u=0⋅u
化简
−1⋅u+u1​u+2u2u=0⋅u
化简 −1⋅u:−u
−1⋅u
乘以:1⋅u=u=−u
化简 u1​u:1
u1​u
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=u1⋅u​
约分:u=1
化简 2u2u:2u3
2u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=2u2+1
数字相加:2+1=3=2u3
化简 0⋅u:0
0⋅u
使用法则 0⋅a=0=0
−u+1+2u3=0
−u+1+2u3=0
−u+1+2u3=0
解 −u+1+2u3=0:u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
−u+1+2u3=0
改写成标准形式 an​xn+…+a1​x+a0​=02u3−u+1=0
因式分解 2u3−u+1:(u+1)(2u2−2u+1)
2u3−u+1
使用有理根定理
a0​=1,an​=2
a0​的除数:1,an​的除数:1,2
因此,检验以下有理数:±1,21​
−11​ 是表达式的根,所以因式分解 u+1
=(u+1)u+12u3−u+1​
u+12u3−u+1​=2u2−2u+1
u+12u3−u+1​
对 u+12u3−u+1​做除法:u+12u3−u+1​=2u2+u+1−2u2−u+1​
将分子 2u3−u+1 与除数 u+1
的首项系数相除:u2u3​=2u2
商=2u2
将 u+1 乘以 2u2:2u3+2u2将 2u3−u+1 减去 2u3+2u2 得到新的余数余数=−2u2−u+1
因此u+12u3−u+1​=2u2+u+1−2u2−u+1​
=2u2+u+1−2u2−u+1​
对 u+1−2u2−u+1​做除法:u+1−2u2−u+1​=−2u+u+1u+1​
将分子 −2u2−u+1 与除数 u+1
的首项系数相除:u−2u2​=−2u
商=−2u
将 u+1 乘以 −2u:−2u2−2u将 −2u2−u+1 减去 −2u2−2u 得到新的余数余数=u+1
因此u+1−2u2−u+1​=−2u+u+1u+1​
=2u2−2u+u+1u+1​
对 u+1u+1​做除法:u+1u+1​=1
将分子 u+1 与除数 u+1
的首项系数相除:uu​=1
商=1
将 u+1 乘以 1:u+1将 u+1 减去 u+1 得到新的余数余数=0
因此u+1u+1​=1
=2u2−2u+1
=(u+1)(2u2−2u+1)
(u+1)(2u2−2u+1)=0
使用零因数法则: If ab=0then a=0or b=0u+1=0or2u2−2u+1=0
解 u+1=0:u=−1
u+1=0
将 1到右边
u+1=0
两边减去 1u+1−1=0−1
化简u=−1
u=−1
解 2u2−2u+1=0:u=21​+i21​,u=21​−i21​
2u2−2u+1=0
使用求根公式求解
2u2−2u+1=0
二次方程求根公式:
若 a=2,b=−2,c=1u1,2​=2⋅2−(−2)±(−2)2−4⋅2⋅1​​
u1,2​=2⋅2−(−2)±(−2)2−4⋅2⋅1​​
化简 (−2)2−4⋅2⋅1​:2i
(−2)2−4⋅2⋅1​
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−2)2=22=22−4⋅2⋅1​
数字相乘:4⋅2⋅1=8=22−8​
使用虚数运算法则: −a​=ia​=i8−22​
−22+8​=2
−22+8​
22=4=−4+8​
数字相加/相减:−4+8=4=4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=2i
u1,2​=2⋅2−(−2)±2i​
将解分隔开u1​=2⋅2−(−2)+2i​,u2​=2⋅2−(−2)−2i​
u=2⋅2−(−2)+2i​:21​+i21​
2⋅2−(−2)+2i​
使用法则 −(−a)=a=2⋅22+2i​
数字相乘:2⋅2=4=42+2i​
分解 2+2i:2(1+i)
2+2i
改写为=2⋅1+2i
因式分解出通项 2=2(1+i)
=42(1+i)​
约分:2=21+i​
将 21+i​ 改写成标准复数形式:21​+21​i
21+i​
使用分式法则: ca±b​=ca​±cb​21+i​=21​+2i​=21​+2i​
=21​+21​i
u=2⋅2−(−2)−2i​:21​−i21​
2⋅2−(−2)−2i​
使用法则 −(−a)=a=2⋅22−2i​
数字相乘:2⋅2=4=42−2i​
分解 2−2i:2(1−i)
2−2i
改写为=2⋅1−2i
因式分解出通项 2=2(1−i)
=42(1−i)​
约分:2=21−i​
将 21−i​ 改写成标准复数形式:21​−21​i
21−i​
使用分式法则: ca±b​=ca​±cb​21−i​=21​−2i​=21​−2i​
=21​−21​i
二次方程组的解是:u=21​+i21​,u=21​−i21​
解为u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 −1+u1​+2u2 的分母,令其等于零
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
u=sec(x)代回sec(x)=−1,sec(x)=21​+i21​,sec(x)=21​−i21​
sec(x)=−1,sec(x)=21​+i21​,sec(x)=21​−i21​
sec(x)=−1:x=π+2πn
sec(x)=−1
sec(x)=−1的通解
sec(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sec(x)1323​​2​2Undefined−2−2​−323​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sec(x)−1−323​​−2​−2Undefined22​323​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
sec(x)=21​+i21​:无解
sec(x)=21​+i21​
无解
sec(x)=21​−i21​:无解
sec(x)=21​−i21​
无解
合并所有解x=π+2πn
−1+2sec2(x)−cos(x)=0:x=2πn
−1+2sec2(x)−cos(x)=0
使用三角恒等式改写
−1−cos(x)+2sec2(x)
使用基本三角恒等式: cos(x)=sec(x)1​=−1−sec(x)1​+2sec2(x)
−1−sec(x)1​+2sec2(x)=0
用替代法求解
−1−sec(x)1​+2sec2(x)=0
令:sec(x)=u−1−u1​+2u2=0
−1−u1​+2u2=0:u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
−1−u1​+2u2=0
在两边乘以 u
−1−u1​+2u2=0
在两边乘以 u−1⋅u−u1​u+2u2u=0⋅u
化简
−1⋅u−u1​u+2u2u=0⋅u
化简 −1⋅u:−u
−1⋅u
乘以:1⋅u=u=−u
化简 −u1​u:−1
−u1​u
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=−u1⋅u​
约分:u=−1
化简 2u2u:2u3
2u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=2u2+1
数字相加:2+1=3=2u3
化简 0⋅u:0
0⋅u
使用法则 0⋅a=0=0
−u−1+2u3=0
−u−1+2u3=0
−u−1+2u3=0
解 −u−1+2u3=0:u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
−u−1+2u3=0
改写成标准形式 an​xn+…+a1​x+a0​=02u3−u−1=0
因式分解 2u3−u−1:(u−1)(2u2+2u+1)
2u3−u−1
使用有理根定理
a0​=1,an​=2
a0​的除数:1,an​的除数:1,2
因此,检验以下有理数:±1,21​
11​ 是表达式的根,所以因式分解 u−1
=(u−1)u−12u3−u−1​
u−12u3−u−1​=2u2+2u+1
u−12u3−u−1​
对 u−12u3−u−1​做除法:u−12u3−u−1​=2u2+u−12u2−u−1​
将分子 2u3−u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:u2u3​=2u2
商=2u2
将 u−1 乘以 2u2:2u3−2u2将 2u3−u−1 减去 2u3−2u2 得到新的余数余数=2u2−u−1
因此u−12u3−u−1​=2u2+u−12u2−u−1​
=2u2+u−12u2−u−1​
对 u−12u2−u−1​做除法:u−12u2−u−1​=2u+u−1u−1​
将分子 2u2−u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:u2u2​=2u
商=2u
将 u−1 乘以 2u:2u2−2u将 2u2−u−1 减去 2u2−2u 得到新的余数余数=u−1
因此u−12u2−u−1​=2u+u−1u−1​
=2u2+2u+u−1u−1​
对 u−1u−1​做除法:u−1u−1​=1
将分子 u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:uu​=1
商=1
将 u−1 乘以 1:u−1将 u−1 减去 u−1 得到新的余数余数=0
因此u−1u−1​=1
=2u2+2u+1
=(u−1)(2u2+2u+1)
(u−1)(2u2+2u+1)=0
使用零因数法则: If ab=0then a=0or b=0u−1=0or2u2+2u+1=0
解 u−1=0:u=1
u−1=0
将 1到右边
u−1=0
两边加上 1u−1+1=0+1
化简u=1
u=1
解 2u2+2u+1=0:u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
2u2+2u+1=0
使用求根公式求解
2u2+2u+1=0
二次方程求根公式:
若 a=2,b=2,c=1u1,2​=2⋅2−2±22−4⋅2⋅1​​
u1,2​=2⋅2−2±22−4⋅2⋅1​​
化简 22−4⋅2⋅1​:2i
22−4⋅2⋅1​
数字相乘:4⋅2⋅1=8=22−8​
使用虚数运算法则: −a​=ia​=i8−22​
−22+8​=2
−22+8​
22=4=−4+8​
数字相加/相减:−4+8=4=4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=2i
u1,2​=2⋅2−2±2i​
将解分隔开u1​=2⋅2−2+2i​,u2​=2⋅2−2−2i​
u=2⋅2−2+2i​:−21​+i21​
2⋅2−2+2i​
数字相乘:2⋅2=4=4−2+2i​
分解 −2+2i:2(−1+i)
−2+2i
改写为=−2⋅1+2i
因式分解出通项 2=2(−1+i)
=42(−1+i)​
约分:2=2−1+i​
将 2−1+i​ 改写成标准复数形式:−21​+21​i
2−1+i​
使用分式法则: ca±b​=ca​±cb​2−1+i​=−21​+2i​=−21​+2i​
=−21​+21​i
u=2⋅2−2−2i​:−21​−i21​
2⋅2−2−2i​
数字相乘:2⋅2=4=4−2−2i​
分解 −2−2i:−2(1+i)
−2−2i
改写为=−2⋅1−2i
因式分解出通项 2=−2(1+i)
=−42(1+i)​
约分:2=−21+i​
将 −21+i​ 改写成标准复数形式:−21​−21​i
−21+i​
使用分式法则: ca±b​=ca​±cb​21+i​=−(21​)−(2i​)=−(21​)−(2i​)
去除括号: (a)=a=−21​−2i​
=−21​−21​i
二次方程组的解是:u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
解为u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 −1−u1​+2u2 的分母,令其等于零
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
u=sec(x)代回sec(x)=1,sec(x)=−21​+i21​,sec(x)=−21​−i21​
sec(x)=1,sec(x)=−21​+i21​,sec(x)=−21​−i21​
sec(x)=1:x=2πn
sec(x)=1
sec(x)=1的通解
sec(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sec(x)1323​​2​2Undefined−2−2​−323​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sec(x)−1−323​​−2​−2Undefined22​323​​​​
x=0+2πn
x=0+2πn
解 x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
sec(x)=−21​+i21​:无解
sec(x)=−21​+i21​
无解
sec(x)=−21​−i21​:无解
sec(x)=−21​−i21​
无解
合并所有解x=2πn
合并所有解x=π+2πn,x=2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 2tan2(x)+1=cos(x)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 π+2πn的解:假
π+2πn
代入 n=1π+2π1
对于 2tan2(x)+1=cos(x)代入x=π+2π12tan2(π+2π1)+1=cos(π+2π1)
整理后得1=−1
⇒假
检验 2πn的解:真
2πn
代入 n=12π1
对于 2tan2(x)+1=cos(x)代入x=2π12tan2(2π1)+1=cos(2π1)
整理后得1=1
⇒真
x=2πn

作图

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sec(x)=-4/3sec(x)=−34​sin(B)= 1/4sin(B)=41​55sin(θ)-20-20cos(θ)=055sin(θ)−20−20cos(θ)=08sin^2(x)=18sin2(x)=15sin(x)cos(x)=cos(x)5sin(x)cos(x)=cos(x)
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