解答
tan(2x)+sin(2x)+cos(2x)=sec(2x)
解答
x=2π+2πn,x=πn,x=44πn+π
+1
度数
x=90∘+180∘n,x=0∘+180∘n,x=45∘+180∘n求解步骤
tan(2x)+sin(2x)+cos(2x)=sec(2x)
两边减去 sec(2x)tan(2x)+sin(2x)+cos(2x)−sec(2x)=0
令:u=2xtan(u)+sin(u)+cos(u)−sec(u)=0
用 sin, cos 表示
cos(u)−sec(u)+sin(u)+tan(u)
使用基本三角恒等式: sec(x)=cos(x)1=cos(u)−cos(u)1+sin(u)+tan(u)
使用基本三角恒等式: tan(x)=cos(x)sin(x)=cos(u)−cos(u)1+sin(u)+cos(u)sin(u)
化简 cos(u)−cos(u)1+sin(u)+cos(u)sin(u):cos(u)cos2(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
cos(u)−cos(u)1+sin(u)+cos(u)sin(u)
合并分式 −cos(u)1+cos(u)sin(u):cos(u)−1+sin(u)
使用法则 ca±cb=ca±b=cos(u)−1+sin(u)
=cos(u)+cos(u)sin(u)−1+sin(u)
将项转换为分式: cos(u)=cos(u)cos(u)cos(u),sin(u)=cos(u)sin(u)cos(u)=cos(u)cos(u)cos(u)+cos(u)−1+sin(u)+cos(u)sin(u)cos(u)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(u)cos(u)cos(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
cos(u)cos(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)=cos2(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
cos(u)cos(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
cos(u)cos(u)=cos2(u)
cos(u)cos(u)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos(u)cos(u)=cos1+1(u)=cos1+1(u)
数字相加:1+1=2=cos2(u)
=cos2(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
=cos(u)cos2(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
=cos(u)cos2(u)−1+sin(u)+sin(u)cos(u)
cos(u)−1+cos2(u)+sin(u)+cos(u)sin(u)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=0−1+cos2(u)+sin(u)+cos(u)sin(u)=0
使用三角恒等式改写
−1+cos2(u)+sin(u)+cos(u)sin(u)
使用毕达哥拉斯恒等式: 1=cos2(x)+sin2(x)1−cos2(x)=sin2(x)=sin(u)+cos(u)sin(u)−sin2(u)
sin2(u)=(1+cos(u))(1−cos(u))
sin2(u)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(u)+sin2(u)=1sin2(u)=1−cos2(u)=1−cos2(u)
分解 1−cos2(u):(1+cos(u))(1−cos(u))
1−cos2(u)
使用平方差公式: u2−y2=(u+y)(u−y)1−cos2(u)=(1+cos(u))(1−cos(u))=(1+cos(u))(1−cos(u))
=(1+cos(u))(1−cos(u))
=sin(u)−(1+cos(u))(1−cos(u))+cos(u)sin(u)
sin(u)−(1+cos(u))(1−cos(u))+cos(u)sin(u)=0
分解 sin(u)−(1+cos(u))(1−cos(u))+cos(u)sin(u):(1+cos(u))(sin(u)+cos(u)−1)
sin(u)−(1+cos(u))(1−cos(u))+cos(u)sin(u)
因式分解出通项 sin(u)=sin(u)(1+cos(u))−(1+cos(u))(1−cos(u))
因式分解出通项 (1+cos(u))=(1+cos(u))(sin(u)−(1−cos(u)))
分解 sin(u)−(−cos(u)+1):sin(u)+cos(u)−1
sin(u)−(1−cos(u))
−(1−cos(u))=cos(u)−1
−(1−cos(u))
分解 1−cos(u):−(cos(u)−1)
1−cos(u)
因式分解出通项 −1=−(cos(u)−1)
=(cos(u)−1)
整理后得=cos(u)−1
=sin(u)+cos(u)−1
=(cos(u)+1)(sin(u)+cos(u)−1)
(1+cos(u))(sin(u)+cos(u)−1)=0
分别求解每个部分1+cos(u)=0orsin(u)+cos(u)−1=0
1+cos(u)=0:u=π+2πn
1+cos(u)=0
将 1到右边
1+cos(u)=0
两边减去 11+cos(u)−1=0−1
化简cos(u)=−1
cos(u)=−1
cos(u)=−1的通解
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π4π3π2π32π43π65πcos(x)12322210−21−22−23xπ67π45π34π23π35π47π611πcos(x)−1−23−22−210212223
u=π+2πn
u=π+2πn
sin(u)+cos(u)−1=0:u=2πn,u=2πn+2π
sin(u)+cos(u)−1=0
使用三角恒等式改写
sin(u)+cos(u)−1
sin(u)+cos(u)=2sin(u+4π)
sin(u)+cos(u)
改写为=2(21sin(u)+21cos(u))
使用以下普通恒等式: cos(4π)=21使用以下普通恒等式: sin(4π)=21=2(cos(4π)sin(u)+sin(4π)cos(u))
使用角和恒等式: sin(s+t)=sin(s)cos(t)+cos(s)sin(t)=2sin(u+4π)
=−1+2sin(u+4π)
−1+2sin(u+4π)=0
将 1到右边
−1+2sin(u+4π)=0
两边加上 1−1+2sin(u+4π)+1=0+1
化简2sin(u+4π)=1
2sin(u+4π)=1
两边除以 2
2sin(u+4π)=1
两边除以 222sin(u+4π)=21
化简
22sin(u+4π)=21
化简 22sin(u+4π):sin(u+4π)
22sin(u+4π)
约分:2=sin(u+4π)
化简 21:22
21
乘以共轭根式 22=221⋅2
1⋅2=2
22=2
22
使用根式运算法则: aa=a22=2=2
=22
sin(u+4π)=22
sin(u+4π)=22
sin(u+4π)=22
sin(u+4π)=22的通解
sin(x) 周期表(周期为 2πn"):
x06π4π3π2π32π43π65πsin(x)02122231232221xπ67π45π34π23π35π47π611πsin(x)0−21−22−23−1−23−22−21
u+4π=4π+2πn,u+4π=43π+2πn
u+4π=4π+2πn,u+4π=43π+2πn
解 u+4π=4π+2πn:u=2πn
u+4π=4π+2πn
两边减去 4πu+4π−4π=4π+2πn−4π
化简u=2πn
解 u+4π=43π+2πn:u=2πn+2π
u+4π=43π+2πn
将 4π到右边
u+4π=43π+2πn
两边减去 4πu+4π−4π=43π+2πn−4π
化简
u+4π−4π=43π+2πn−4π
化简 u+4π−4π:u
u+4π−4π
同类项相加:4π−4π=0
=u
化简 43π+2πn−4π:2πn+2π
43π+2πn−4π
对同类项分组=2πn−4π+43π
合并分式 −4π+43π:2π
使用法则 ca±cb=ca±b=4−π+3π
同类项相加:−π+3π=2π=42π
约分:2=2π
=2πn+2π
u=2πn+2π
u=2πn+2π
u=2πn+2π
u=2πn,u=2πn+2π
合并所有解u=π+2πn,u=2πn,u=2πn+2π
u=2x代回
2x=π+2πn:x=2π+2πn
2x=π+2πn
两边除以 2
2x=π+2πn
两边除以 222x=2π+22πn
化简
22x=2π+22πn
化简 22x:x
22x
数字相除:22=1=x
化简 2π+22πn:2π+2πn
2π+22πn
使用法则 ca±cb=ca±b=2π+2πn
x=2π+2πn
x=2π+2πn
x=2π+2πn
2x=2πn:x=πn
2x=2πn
两边除以 2
2x=2πn
两边除以 222x=22πn
化简x=πn
x=πn
2x=2πn+2π:x=44πn+π
2x=2πn+2π
两边除以 2
2x=2πn+2π
两边除以 222x=22πn+22π
化简
22x=22πn+22π
化简 22x:x
22x
数字相除:22=1=x
化简 22πn+22π:44πn+π
22πn+22π
使用法则 ca±cb=ca±b=22πn+2π
化简 2πn+2π:24πn+π
2πn+2π
将项转换为分式: 2πn=22πn2=22πn⋅2+2π
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=22πn⋅2+π
数字相乘:2⋅2=4=24πn+π
=224πn+π
使用分式法则: acb=c⋅ab=2⋅24πn+π
数字相乘:2⋅2=4=44πn+π
x=44πn+π
x=44πn+π
x=44πn+π
x=2π+2πn,x=πn,x=44πn+π
因为方程对以下值无定义:44πn+πx=2π+2πn,x=πn,x=44πn+π