解答
5⋅cos(x)+4−2⋅sin(x)=0
解答
x=2.02750…+2πn,x=−2.78851…+2πn
+1
度数
x=116.16747…∘+360∘n,x=−159.77029…∘+360∘n求解步骤
5cos(x)+4−2sin(x)=0
两边加上 2sin(x)5cos(x)+4=2sin(x)
两边进行平方(5cos(x)+4)2=(2sin(x))2
两边减去 (2sin(x))2(5cos(x)+4)2−4sin2(x)=0
使用三角恒等式改写
(4+5cos(x))2−4sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(4+5cos(x))2−4(1−cos2(x))
化简 (4+5cos(x))2−4(1−cos2(x)):29cos2(x)+40cos(x)+12
(4+5cos(x))2−4(1−cos2(x))
(4+5cos(x))2:16+40cos(x)+25cos2(x)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=4,b=5cos(x)
=42+2⋅4⋅5cos(x)+(5cos(x))2
化简 42+2⋅4⋅5cos(x)+(5cos(x))2:16+40cos(x)+25cos2(x)
42+2⋅4⋅5cos(x)+(5cos(x))2
42=16
42
42=16=16
2⋅4⋅5cos(x)=40cos(x)
2⋅4⋅5cos(x)
数字相乘:2⋅4⋅5=40=40cos(x)
(5cos(x))2=25cos2(x)
(5cos(x))2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=52cos2(x)
52=25=25cos2(x)
=16+40cos(x)+25cos2(x)
=16+40cos(x)+25cos2(x)
=16+40cos(x)+25cos2(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−(−4)cos2(x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−4⋅1+4cos2(x)
数字相乘:4⋅1=4=−4+4cos2(x)
=16+40cos(x)+25cos2(x)−4+4cos2(x)
化简 16+40cos(x)+25cos2(x)−4+4cos2(x):29cos2(x)+40cos(x)+12
16+40cos(x)+25cos2(x)−4+4cos2(x)
对同类项分组=40cos(x)+25cos2(x)+4cos2(x)+16−4
同类项相加:25cos2(x)+4cos2(x)=29cos2(x)=40cos(x)+29cos2(x)+16−4
数字相加/相减:16−4=12=29cos2(x)+40cos(x)+12
=29cos2(x)+40cos(x)+12
=29cos2(x)+40cos(x)+12
12+29cos2(x)+40cos(x)=0
用替代法求解
12+29cos2(x)+40cos(x)=0
令:cos(x)=u12+29u2+40u=0
12+29u2+40u=0:u=292(13−10),u=−292(10+13)
12+29u2+40u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=029u2+40u+12=0
使用求根公式求解
29u2+40u+12=0
二次方程求根公式:
若 a=29,b=40,c=12u1,2=2⋅29−40±402−4⋅29⋅12
u1,2=2⋅29−40±402−4⋅29⋅12
402−4⋅29⋅12=413
402−4⋅29⋅12
数字相乘:4⋅29⋅12=1392=402−1392
402=1600=1600−1392
数字相减:1600−1392=208=208
208质因数分解:24⋅13
208
208除以 2208=104⋅2=2⋅104
104除以 2104=52⋅2=2⋅2⋅52
52除以 252=26⋅2=2⋅2⋅2⋅26
26除以 226=13⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅13
2,13 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅13
=24⋅13
=24⋅13
使用根式运算法则: nab=nanb=1324
使用根式运算法则: nam=anm24=224=22=2213
整理后得=413
u1,2=2⋅29−40±413
将解分隔开u1=2⋅29−40+413,u2=2⋅29−40−413
u=2⋅29−40+413:292(13−10)
2⋅29−40+413
数字相乘:2⋅29=58=58−40+413
分解 −40+413:4(−10+13)
−40+413
改写为=−4⋅10+413
因式分解出通项 4=4(−10+13)
=584(−10+13)
约分:2=292(13−10)
u=2⋅29−40−413:−292(10+13)
2⋅29−40−413
数字相乘:2⋅29=58=58−40−413
分解 −40−413:−4(10+13)
−40−413
改写为=−4⋅10−413
因式分解出通项 4=−4(10+13)
=−584(10+13)
约分:2=−292(10+13)
二次方程组的解是:u=292(13−10),u=−292(10+13)
u=cos(x)代回cos(x)=292(13−10),cos(x)=−292(10+13)
cos(x)=292(13−10),cos(x)=−292(10+13)
cos(x)=292(13−10):x=arccos(292(13−10))+2πn,x=−arccos(292(13−10))+2πn
cos(x)=292(13−10)
使用反三角函数性质
cos(x)=292(13−10)
cos(x)=292(13−10)的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(292(13−10))+2πn,x=−arccos(292(13−10))+2πn
x=arccos(292(13−10))+2πn,x=−arccos(292(13−10))+2πn
cos(x)=−292(10+13):x=arccos(−292(10+13))+2πn,x=−arccos(−292(10+13))+2πn
cos(x)=−292(10+13)
使用反三角函数性质
cos(x)=−292(10+13)
cos(x)=−292(10+13)的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−292(10+13))+2πn,x=−arccos(−292(10+13))+2πn
x=arccos(−292(10+13))+2πn,x=−arccos(−292(10+13))+2πn
合并所有解x=arccos(292(13−10))+2πn,x=−arccos(292(13−10))+2πn,x=arccos(−292(10+13))+2πn,x=−arccos(−292(10+13))+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 5cos(x)+4−2sin(x)=0检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(292(13−10))+2πn的解:真
arccos(292(13−10))+2πn
代入 n=1arccos(292(13−10))+2π1
对于 5cos(x)+4−2sin(x)=0代入x=arccos(292(13−10))+2π15cos(arccos(292(13−10))+2π1)+4−2sin(arccos(292(13−10))+2π1)=0
整理后得0=0
⇒真
检验 −arccos(292(13−10))+2πn的解:假
−arccos(292(13−10))+2πn
代入 n=1−arccos(292(13−10))+2π1
对于 5cos(x)+4−2sin(x)=0代入x=−arccos(292(13−10))+2π15cos(−arccos(292(13−10))+2π1)+4−2sin(−arccos(292(13−10))+2π1)=0
整理后得3.59003…=0
⇒假
检验 arccos(−292(10+13))+2πn的解:假
arccos(−292(10+13))+2πn
代入 n=1arccos(−292(10+13))+2π1
对于 5cos(x)+4−2sin(x)=0代入x=arccos(−292(10+13))+2π15cos(arccos(−292(10+13))+2π1)+4−2sin(arccos(−292(10+13))+2π1)=0
整理后得−1.38313…=0
⇒假
检验 −arccos(−292(10+13))+2πn的解:真
−arccos(−292(10+13))+2πn
代入 n=1−arccos(−292(10+13))+2π1
对于 5cos(x)+4−2sin(x)=0代入x=−arccos(−292(10+13))+2π15cos(−arccos(−292(10+13))+2π1)+4−2sin(−arccos(−292(10+13))+2π1)=0
整理后得0=0
⇒真
x=arccos(292(13−10))+2πn,x=−arccos(−292(10+13))+2πn
以小数形式表示解x=2.02750…+2πn,x=−2.78851…+2πn