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sin(x)+sin^2(x)+sin^3(x)=1

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Lösung

sin(x)+sin2(x)+sin3(x)=1

Lösung

x=0.57482…+2πn,x=π−0.57482…+2πn
+1
Grad
x=32.93512…∘+360∘n,x=147.06487…∘+360∘n
Schritte zur Lösung
sin(x)+sin2(x)+sin3(x)=1
Löse mit Substitution
sin(x)+sin2(x)+sin3(x)=1
Angenommen: sin(x)=uu+u2+u3=1
u+u2+u3=1:u≈0.54368…
u+u2+u3=1
Verschiebe 1auf die linke Seite
u+u2+u3=1
Subtrahiere 1 von beiden Seitenu+u2+u3−1=1−1
Vereinfacheu+u2+u3−1=0
u+u2+u3−1=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=0u3+u2+u−1=0
Bestimme eine Lösung für u3+u2+u−1=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈0.54368…
u3+u2+u−1=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=u3+u2+u−1
Finde f′(u):3u2+2u+1
dud​(u3+u2+u−1)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)+dud​(u2)+dudu​−dud​(1)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
Vereinfache=3u2
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Vereinfache=2u
dudu​=1
dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1
dud​(1)=0
dud​(1)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=3u2+2u+1−0
Vereinfache=3u2+2u+1
Angenommen u0​=1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=0.66666…:Δu1​=0.33333…
f(u0​)=13+12+1−1=2f′(u0​)=3⋅12+2⋅1+1=6u1​=0.66666…
Δu1​=∣0.66666…−1∣=0.33333…Δu1​=0.33333…
u2​=0.55555…:Δu2​=0.11111…
f(u1​)=0.66666…3+0.66666…2+0.66666…−1=0.40740…f′(u1​)=3⋅0.66666…2+2⋅0.66666…+1=3.66666…u2​=0.55555…
Δu2​=∣0.55555…−0.66666…∣=0.11111…Δu2​=0.11111…
u3​=0.54381…:Δu3​=0.01174…
f(u2​)=0.55555…3+0.55555…2+0.55555…−1=0.03566…f′(u2​)=3⋅0.55555…2+2⋅0.55555…+1=3.03703…u3​=0.54381…
Δu3​=∣0.54381…−0.55555…∣=0.01174…Δu3​=0.01174…
u4​=0.54368…:Δu4​=0.00012…
f(u3​)=0.54381…3+0.54381…2+0.54381…−1=0.00036…f′(u3​)=3⋅0.54381…2+2⋅0.54381…+1=2.97481…u4​=0.54368…
Δu4​=∣0.54368…−0.54381…∣=0.00012…Δu4​=0.00012…
u5​=0.54368…:Δu5​=1.34021E−8
f(u4​)=0.54368…3+0.54368…2+0.54368…−1=3.98601E−8f′(u4​)=3⋅0.54368…2+2⋅0.54368…+1=2.97417…u5​=0.54368…
Δu5​=∣0.54368…−0.54368…∣=1.34021E−8Δu5​=1.34021E−8
u≈0.54368…
Wende die schriftliche Division an:u−0.54368…u3+u2+u−1​=u2+1.54368…u+1.83928…
u2+1.54368…u+1.83928…≈0
Bestimme eine Lösung für u2+1.54368…u+1.83928…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:Keine Lösung für u∈R
u2+1.54368…u+1.83928…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=u2+1.54368…u+1.83928…
Finde f′(u):2u+1.54368…
dud​(u2+1.54368…u+1.83928…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)+dud​(1.54368…u)+dud​(1.83928…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Vereinfache=2u
dud​(1.54368…u)=1.54368…
dud​(1.54368…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=1.54368…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1.54368…⋅1
Vereinfache=1.54368…
dud​(1.83928…)=0
dud​(1.83928…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=2u+1.54368…+0
Vereinfache=2u+1.54368…
Angenommen u0​=−1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=1.83928…:Δu1​=2.83928…
f(u0​)=(−1)2+1.54368…(−1)+1.83928…=1.29559…f′(u0​)=2(−1)+1.54368…=−0.45631…u1​=1.83928…
Δu1​=∣1.83928…−(−1)∣=2.83928…Δu1​=2.83928…
u2​=0.29559…:Δu2​=1.54368…
f(u1​)=1.83928…2+1.54368…⋅1.83928…+1.83928…=8.06154…f′(u1​)=2⋅1.83928…+1.54368…=5.22226…u2​=0.29559…
Δu2​=∣0.29559…−1.83928…∣=1.54368…Δu2​=1.54368…
u3​=−0.82061…:Δu3​=1.11620…
f(u2​)=0.29559…2+1.54368…⋅0.29559…+1.83928…=2.38297…f′(u2​)=2⋅0.29559…+1.54368…=2.13488…u3​=−0.82061…
Δu3​=∣−0.82061…−0.29559…∣=1.11620…Δu3​=1.11620…
u4​=11.95386…:Δu4​=12.77447…
f(u3​)=(−0.82061…)2+1.54368…(−0.82061…)+1.83928…=1.24592…f′(u3​)=2(−0.82061…)+1.54368…=−0.09753…u4​=11.95386…
Δu4​=∣11.95386…−(−0.82061…)∣=12.77447…Δu4​=12.77447…
u5​=5.54214…:Δu5​=6.41171…
f(u4​)=11.95386…2+1.54368…⋅11.95386…+1.83928…=163.18717…f′(u4​)=2⋅11.95386…+1.54368…=25.45141…u5​=5.54214…
Δu5​=∣5.54214…−11.95386…∣=6.41171…Δu5​=6.41171…
u6​=2.28667…:Δu6​=3.25547…
f(u5​)=5.54214…2+1.54368…⋅5.54214…+1.83928…=41.11006…f′(u5​)=2⋅5.54214…+1.54368…=12.62798…u6​=2.28667…
Δu6​=∣2.28667…−5.54214…∣=3.25547…Δu6​=3.25547…
u7​=0.55412…:Δu7​=1.73255…
f(u6​)=2.28667…2+1.54368…⋅2.28667…+1.83928…=10.59809…f′(u6​)=2⋅2.28667…+1.54368…=6.11704…u7​=0.55412…
Δu7​=∣0.55412…−2.28667…∣=1.73255…Δu7​=1.73255…
u8​=−0.57777…:Δu8​=1.13190…
f(u7​)=0.55412…2+1.54368…⋅0.55412…+1.83928…=3.00173…f′(u7​)=2⋅0.55412…+1.54368…=2.65193…u8​=−0.57777…
Δu8​=∣−0.57777…−0.55412…∣=1.13190…Δu8​=1.13190…
u9​=−3.87872…:Δu9​=3.30094…
f(u8​)=(−0.57777…)2+1.54368…(−0.57777…)+1.83928…=1.28120…f′(u8​)=2(−0.57777…)+1.54368…=0.38813…u9​=−3.87872…
Δu9​=∣−3.87872…−(−0.57777…)∣=3.30094…Δu9​=3.30094…
u10​=−2.12515…:Δu10​=1.75356…
f(u9​)=(−3.87872…)2+1.54368…(−3.87872…)+1.83928…=10.89622…f′(u9​)=2(−3.87872…)+1.54368…=−6.21375…u10​=−2.12515…
Δu10​=∣−2.12515…−(−3.87872…)∣=1.75356…Δu10​=1.75356…
u11​=−0.98905…:Δu11​=1.13610…
f(u10​)=(−2.12515…)2+1.54368…(−2.12515…)+1.83928…=3.07499…f′(u10​)=2(−2.12515…)+1.54368…=−2.70662…u11​=−0.98905…
Δu11​=∣−0.98905…−(−2.12515…)∣=1.13610…Δu11​=1.13610…
u12​=1.98207…:Δu12​=2.97113…
f(u11​)=(−0.98905…)2+1.54368…(−0.98905…)+1.83928…=1.29072…f′(u11​)=2(−0.98905…)+1.54368…=−0.43442…u12​=1.98207…
Δu12​=∣1.98207…−(−0.98905…)∣=2.97113…Δu12​=2.97113…
u13​=0.37934…:Δu13​=1.60273…
f(u12​)=1.98207…2+1.54368…⋅1.98207…+1.83928…=8.82763…f′(u12​)=2⋅1.98207…+1.54368…=5.50784…u13​=0.37934…
Δu13​=∣0.37934…−1.98207…∣=1.60273…Δu13​=1.60273…
u14​=−0.73636…:Δu14​=1.11570…
f(u13​)=0.37934…2+1.54368…⋅0.37934…+1.83928…=2.56876…f′(u13​)=2⋅0.37934…+1.54368…=2.30236…u14​=−0.73636…
Δu14​=∣−0.73636…−0.37934…∣=1.11570…Δu14​=1.11570…
u15​=−18.27956…:Δu15​=17.54320…
f(u14​)=(−0.73636…)2+1.54368…(−0.73636…)+1.83928…=1.24480…f′(u14​)=2(−0.73636…)+1.54368…=0.07095…u15​=−18.27956…
Δu15​=∣−18.27956…−(−0.73636…)∣=17.54320…Δu15​=17.54320…
Kann keine Lösung finden
Deshalb ist die Lösungu≈0.54368…
Setze in u=sin(x)einsin(x)≈0.54368…
sin(x)≈0.54368…
sin(x)=0.54368…:x=arcsin(0.54368…)+2πn,x=π−arcsin(0.54368…)+2πn
sin(x)=0.54368…
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
sin(x)=0.54368…
Allgemeine Lösung für sin(x)=0.54368…sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πnx=arcsin(0.54368…)+2πn,x=π−arcsin(0.54368…)+2πn
x=arcsin(0.54368…)+2πn,x=π−arcsin(0.54368…)+2πn
Kombiniere alle Lösungenx=arcsin(0.54368…)+2πn,x=π−arcsin(0.54368…)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=0.57482…+2πn,x=π−0.57482…+2πn

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(cos(a))/(1+sin(a))=sec(a)1+sin(a)cos(a)​=sec(a)cos^2(x)+sin^2(2x)=0cos2(x)+sin2(2x)=02cos^2(x)+3sin^2(x)=22cos2(x)+3sin2(x)=242-25cos(x)=3142−25cos(x)=312sec^2(x)=5tan(x)2sec2(x)=5tan(x)
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