解
tan(2x)−2=3tan(x)
解
x=0.67351…+πn
+1
度
x=38.58935…∘+180∘n解答ステップ
tan(2x)−2=3tan(x)
両辺から3tan(x)を引くtan(2x)−2−3tan(x)=0
三角関数の公式を使用して書き換える
−2+tan(2x)−3tan(x)
2倍角の公式を使用: tan(2x)=1−tan2(x)2tan(x)=−2+1−tan2(x)2tan(x)−3tan(x)
分数を組み合わせる −tan2(x)+12tan(x)−3tan(x):1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)
−tan2(x)+12tan(x)−3tan(x)
元を分数に変換する: 3tan(x)=1−tan2(x)3tan(x)(1−tan2(x))=1−tan2(x)2tan(x)−1−tan2(x)3tan(x)(1−tan2(x))
分母が等しいので, 分数を組み合わせる: ca±cb=ca±b=1−tan2(x)2tan(x)−3tan(x)(1−tan2(x))
拡張 2tan(x)−3tan(x)(1−tan2(x)):−tan(x)+3tan3(x)
2tan(x)−3tan(x)(1−tan2(x))
拡張 −3tan(x)(1−tan2(x)):−3tan(x)+3tan3(x)
−3tan(x)(1−tan2(x))
分配法則を適用する: a(b−c)=ab−aca=−3tan(x),b=1,c=tan2(x)=−3tan(x)⋅1−(−3tan(x))tan2(x)
マイナス・プラスの規則を適用する−(−a)=a=−3⋅1⋅tan(x)+3tan2(x)tan(x)
簡素化 −3⋅1⋅tan(x)+3tan2(x)tan(x):−3tan(x)+3tan3(x)
−3⋅1⋅tan(x)+3tan2(x)tan(x)
3⋅1⋅tan(x)=3tan(x)
3⋅1⋅tan(x)
数を乗じる:3⋅1=3=3tan(x)
3tan2(x)tan(x)=3tan3(x)
3tan2(x)tan(x)
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+ctan2(x)tan(x)=tan2+1(x)=3tan2+1(x)
数を足す:2+1=3=3tan3(x)
=−3tan(x)+3tan3(x)
=−3tan(x)+3tan3(x)
=2tan(x)−3tan(x)+3tan3(x)
類似した元を足す:2tan(x)−3tan(x)=−tan(x)=−tan(x)+3tan3(x)
=1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)
=1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)−2
−2+1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)=0
−2+1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)=0
置換で解く
−2+1−tan2(x)−tan(x)+3tan3(x)=0
仮定:tan(x)=u−2+1−u2−u+3u3=0
−2+1−u2−u+3u3=0:u≈0.79798…
−2+1−u2−u+3u3=0
以下で両辺を乗じる:1−u2
−2+1−u2−u+3u3=0
以下で両辺を乗じる:1−u2−2(1−u2)+1−u2−u+3u3(1−u2)=0⋅(1−u2)
簡素化
−2(1−u2)+1−u2−u+3u3(1−u2)=0⋅(1−u2)
簡素化 1−u2−u+3u3(1−u2):−u+3u3
1−u2−u+3u3(1−u2)
分数を乗じる: a⋅cb=ca⋅b=1−u2(−u+3u3)(1−u2)
共通因数を約分する:1−u2=−−u+3u3
簡素化 0⋅(1−u2):0
0⋅(1−u2)
規則を適用 0⋅a=0=0
−2(1−u2)−u+3u3=0
−2(1−u2)−u+3u3=0
−2(1−u2)−u+3u3=0
解く −2(1−u2)−u+3u3=0:u≈0.79798…
−2(1−u2)−u+3u3=0
拡張 −2(1−u2)−u+3u3:−2+2u2−u+3u3
−2(1−u2)−u+3u3
拡張 −2(1−u2):−2+2u2
−2(1−u2)
分配法則を適用する: a(b−c)=ab−aca=−2,b=1,c=u2=−2⋅1−(−2)u2
マイナス・プラスの規則を適用する−(−a)=a=−2⋅1+2u2
数を乗じる:2⋅1=2=−2+2u2
=−2+2u2−u+3u3
−2+2u2−u+3u3=0
標準的な形式で書く anxn+…+a1x+a0=03u3+2u2−u−2=0
ニュートン・ラプソン法を使用して 3u3+2u2−u−2=0 の解を1つ求める:u≈0.79798…
3u3+2u2−u−2=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=3u3+2u2−u−2
発見する f′(u):9u2+4u−1
dud(3u3+2u2−u−2)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=dud(3u3)+dud(2u2)−dudu−dud(2)
dud(3u3)=9u2
dud(3u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅3u3−1
簡素化=9u2
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
dudu=1
dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=1
dud(2)=0
dud(2)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=9u2+4u−1−0
簡素化=9u2+4u−1
仮定: u0=1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=0.83333…:Δu1=0.16666…
f(u0)=3⋅13+2⋅12−1−2=2f′(u0)=9⋅12+4⋅1−1=12u1=0.83333…
Δu1=∣0.83333…−1∣=0.16666…Δu1=0.16666…
u2=0.79935…:Δu2=0.03398…
f(u1)=3⋅0.83333…3+2⋅0.83333…2−0.83333…−2=0.29166…f′(u1)=9⋅0.83333…2+4⋅0.83333…−1=8.58333…u2=0.79935…
Δu2=∣0.79935…−0.83333…∣=0.03398…Δu2=0.03398…
u3=0.79798…:Δu3=0.00136…
f(u2)=3⋅0.79935…3+2⋅0.79935…2−0.79935…−2=0.01085…f′(u2)=9⋅0.79935…2+4⋅0.79935…−1=7.94809…u3=0.79798…
Δu3=∣0.79798…−0.79935…∣=0.00136…Δu3=0.00136…
u4=0.79798…:Δu4=2.16223E−6
f(u3)=3⋅0.79798…3+2⋅0.79798…2−0.79798…−2=0.00001…f′(u3)=9⋅0.79798…2+4⋅0.79798…−1=7.92300…u4=0.79798…
Δu4=∣0.79798…−0.79798…∣=2.16223E−6Δu4=2.16223E−6
u5=0.79798…:Δu5=5.41816E−12
f(u4)=3⋅0.79798…3+2⋅0.79798…2−0.79798…−2=4.29279E−11f′(u4)=9⋅0.79798…2+4⋅0.79798…−1=7.92296…u5=0.79798…
Δu5=∣0.79798…−0.79798…∣=5.41816E−12Δu5=5.41816E−12
u≈0.79798…
長除法を適用する:u−0.79798…3u3+2u2−u−2=3u2+4.39395…u+2.50631…
3u2+4.39395…u+2.50631…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して 3u2+4.39395…u+2.50631…=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
3u2+4.39395…u+2.50631…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=3u2+4.39395…u+2.50631…
発見する f′(u):6u+4.39395…
dud(3u2+4.39395…u+2.50631…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=dud(3u2)+dud(4.39395…u)+dud(2.50631…)
dud(3u2)=6u
dud(3u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅2u2−1
簡素化=6u
dud(4.39395…u)=4.39395…
dud(4.39395…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=4.39395…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=4.39395…⋅1
簡素化=4.39395…
dud(2.50631…)=0
dud(2.50631…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=6u+4.39395…+0
簡素化=6u+4.39395…
仮定: u0=−1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=−0.30739…:Δu1=0.69260…
f(u0)=3(−1)2+4.39395…(−1)+2.50631…=1.11235…f′(u0)=6(−1)+4.39395…=−1.60604…u1=−0.30739…
Δu1=∣−0.30739…−(−1)∣=0.69260…Δu1=0.69260…
u2=−0.87184…:Δu2=0.56444…
f(u1)=3(−0.30739…)2+4.39395…(−0.30739…)+2.50631…=1.43911…f′(u1)=6(−0.30739…)+4.39395…=2.54959…u2=−0.87184…
Δu2=∣−0.87184…−(−0.30739…)∣=0.56444…Δu2=0.56444…
u3=0.26997…:Δu3=1.14181…
f(u2)=3(−0.87184…)2+4.39395…(−0.87184…)+2.50631…=0.95580…f′(u2)=6(−0.87184…)+4.39395…=−0.83708…u3=0.26997…
Δu3=∣0.26997…−(−0.87184…)∣=1.14181…Δu3=1.14181…
u4=−0.38040…:Δu4=0.65037…
f(u3)=3⋅0.26997…2+4.39395…⋅0.26997…+2.50631…=3.91122…f′(u3)=6⋅0.26997…+4.39395…=6.01380…u4=−0.38040…
Δu4=∣−0.38040…−0.26997…∣=0.65037…Δu4=0.65037…
u5=−0.98136…:Δu5=0.60096…
f(u4)=3(−0.38040…)2+4.39395…(−0.38040…)+2.50631…=1.26896…f′(u4)=6(−0.38040…)+4.39395…=2.11155…u5=−0.98136…
Δu5=∣−0.98136…−(−0.38040…)∣=0.60096…Δu5=0.60096…
u6=−0.25625…:Δu6=0.72510…
f(u5)=3(−0.98136…)2+4.39395…(−0.98136…)+2.50631…=1.08346…f′(u5)=6(−0.98136…)+4.39395…=−1.49421…u6=−0.25625…
Δu6=∣−0.25625…−(−0.98136…)∣=0.72510…Δu6=0.72510…
u7=−0.80846…:Δu7=0.55220…
f(u6)=3(−0.25625…)2+4.39395…(−0.25625…)+2.50631…=1.57733…f′(u6)=6(−0.25625…)+4.39395…=2.85642…u7=−0.80846…
Δu7=∣−0.80846…−(−0.25625…)∣=0.55220…Δu7=0.55220…
u8=1.19406…:Δu8=2.00252…
f(u7)=3(−0.80846…)2+4.39395…(−0.80846…)+2.50631…=0.91479…f′(u7)=6(−0.80846…)+4.39395…=−0.45682…u8=1.19406…
Δu8=∣1.19406…−(−0.80846…)∣=2.00252…Δu8=2.00252…
u9=0.15322…:Δu9=1.04083…
f(u8)=3⋅1.19406…2+4.39395…⋅1.19406…+2.50631…=12.03031…f′(u8)=6⋅1.19406…+4.39395…=11.55832…u9=0.15322…
Δu9=∣0.15322…−1.19406…∣=1.04083…Δu9=1.04083…
u10=−0.45844…:Δu10=0.61167…
f(u9)=3⋅0.15322…2+4.39395…⋅0.15322…+2.50631…=3.25001…f′(u9)=6⋅0.15322…+4.39395…=5.31331…u10=−0.45844…
Δu10=∣−0.45844…−0.15322…∣=0.61167…Δu10=0.61167…
u11=−1.14149…:Δu11=0.68305…
f(u10)=3(−0.45844…)2+4.39395…(−0.45844…)+2.50631…=1.12243…f′(u10)=6(−0.45844…)+4.39395…=1.64326…u11=−1.14149…
Δu11=∣−1.14149…−(−0.45844…)∣=0.68305…Δu11=0.68305…
解を見つけられない
解はu≈0.79798…
u≈0.79798…
解を検算する
未定義の (特異) 点を求める:u=1,u=−1
−2+1−u2−u+3u3 の分母をゼロに比較する
解く 1−u2=0:u=1,u=−1
1−u2=0
1を右側に移動します
1−u2=0
両辺から1を引く1−u2−1=0−1
簡素化−u2=−1
−u2=−1
以下で両辺を割る−1
−u2=−1
以下で両辺を割る−1−1−u2=−1−1
簡素化u2=1
u2=1
x2=f(a) の場合, 解は x=f(a),−f(a)
u=1,u=−1
1=1
1
累乗根の規則を適用する: 1=1=1
−1=−1
−1
累乗根の規則を適用する: 1=11=1=−1
u=1,u=−1
以下の点は定義されていないu=1,u=−1
未定義のポイントを解に組み合わせる:
u≈0.79798…
代用を戻す u=tan(x)tan(x)≈0.79798…
tan(x)≈0.79798…
tan(x)=0.79798…:x=arctan(0.79798…)+πn
tan(x)=0.79798…
三角関数の逆数プロパティを適用する
tan(x)=0.79798…
以下の一般解 tan(x)=0.79798…tan(x)=a⇒x=arctan(a)+πnx=arctan(0.79798…)+πn
x=arctan(0.79798…)+πn
すべての解を組み合わせるx=arctan(0.79798…)+πn
10進法形式で解を証明するx=0.67351…+πn