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Beliebt Trigonometrie >

sqrt(1-cos(x))= 1/(2sin^2(x))

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Lösung

1−cos(x)​=2sin2(x)1​

Lösung

x=1.01879…+2πn,x=2π−1.01879…+2πn,x=2.48401…+2πn,x=−2.48401…+2πn
+1
Grad
x=58.37265…∘+360∘n,x=301.62734…∘+360∘n,x=142.32379…∘+360∘n,x=−142.32379…∘+360∘n
Schritte zur Lösung
1−cos(x)​=2sin2(x)1​
Subtrahiere 2sin2(x)1​ von beiden Seiten1−cos(x)​−2sin2(x)1​=0
Vereinfache 1−cos(x)​−2sin2(x)1​:2sin2(x)2sin2(x)1−cos(x)​−1​
1−cos(x)​−2sin2(x)1​
Wandle das Element in einen Bruch um: −cos(x)+1​=2sin2(x)1−cos(x)​⋅2sin2(x)​=2sin2(x)1−cos(x)​⋅2sin2(x)​−2sin2(x)1​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=2sin2(x)1−cos(x)​⋅2sin2(x)−1​
2sin2(x)2sin2(x)1−cos(x)​−1​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=02sin2(x)1−cos(x)​−1=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1+2sin2(x)1−cos(x)​
Verwende die Pythagoreische Identität: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−1+2(1−cos2(x))1−cos(x)​
−1+(1−cos2(x))⋅21−cos(x)​=0
Löse mit Substitution
−1+(1−cos2(x))⋅21−cos(x)​=0
Angenommen: cos(x)=u−1+(1−u2)⋅21−u​=0
−1+(1−u2)⋅21−u​=0:u≈0.52439…,u≈−0.79147…
−1+(1−u2)⋅21−u​=0
Schreibe −1+(1−u2)⋅21−u​um:−1+21−u​−21−u​u2
−1+(1−u2)⋅21−u​
=−1+21−u​(1−u2)
Multipliziere aus 21−u​(1−u2):21−u​−21−u​u2
21−u​(1−u2)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=21−u​,b=1,c=u2=21−u​⋅1−21−u​u2
=2⋅1⋅1−u​−21−u​u2
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=21−u​−21−u​u2
=−1+21−u​−21−u​u2
−1+21−u​−21−u​u2=0
Verschiebe 1auf die rechte Seite
−1+21−u​−21−u​u2=0
Füge 1 zu beiden Seiten hinzu−1+21−u​−21−u​u2+1=0+1
Vereinfache21−u​−21−u​u2=1
21−u​−21−u​u2=1
Faktorisiere 21−u​−21−u​u2:21−u​(1−u2)
21−u​−21−u​u2
Schreibe um=1⋅21−u​−21−u​u2
Klammere gleiche Terme aus 21−u​=21−u​(1−u2)
21−u​(1−u2)=1
Quadriere beide Seiten:4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1
21−u​(1−u2)=1
(21−u​(1−u2))2=12
Schreibe (21−u​(1−u2))2um:4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5
(21−u​(1−u2))2
Wende Exponentenregel an: (a⋅b)n=anbn=22(1−u​)2(−u2+1)2
(1−u​)2:1−u
Wende Radikal Regel an: a​=a21​=((1−u)21​)2
Wende Exponentenregel an: (ab)c=abc=(1−u)21​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 2=1
=1−u
=22(1−u)(1−u2)2
(1−u2)2=1−2u2+u4
(1−u2)2
Wende Formel für perfekte quadratische Gleichungen an: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=u2
=12−2⋅1⋅u2+(u2)2
Vereinfache 12−2⋅1⋅u2+(u2)2:1−2u2+u4
12−2⋅1⋅u2+(u2)2
Wende Regel an 1a=112=1=1−2⋅1⋅u2+(u2)2
2⋅1⋅u2=2u2
2⋅1⋅u2
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2u2
(u2)2=u4
(u2)2
Wende Exponentenregel an: (ab)c=abc=u2⋅2
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=u4
=1−2u2+u4
=1−2u2+u4
=22(1−u)(u4−2u2+1)
22=4=4(1−u)(u4−2u2+1)
Setze Klammern=4(1−u)⋅1+4(1−u)(−2u2)+4(1−u)u4
Wende Minus-Plus Regeln an+(−a)=−a=4⋅1⋅(1−u)−4⋅2(1−u)u2+4(1−u)u4
Vereinfache 4⋅1⋅1−u−4⋅21−uu2+41−uu4:41−u−81−uu2+41−uu4
4⋅1⋅(1−u)−4⋅2(1−u)u2+4(1−u)u4
Multipliziere die Zahlen: 4⋅1=4=4(1−u)−4⋅2(1−u)u2+4(1−u)u4
Multipliziere die Zahlen: 4⋅2=8=4(1−u)−8(1−u)u2+4(1−u)u4
=4(1−u)−8(1−u)u2+4(1−u)u4
Schreibe 4(1−u)−8(1−u)u2+4(1−u)u4um:4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5
4(1−u)−8(1−u)u2+4(1−u)u4
=4(1−u)−8u2(1−u)+4u4(1−u)
Multipliziere aus 4(1−u):4−4u
4(1−u)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=4,b=1,c=u=4⋅1−4u
Multipliziere die Zahlen: 4⋅1=4=4−4u
=4−4u−8(1−u)u2+4(1−u)u4
Multipliziere aus −8u2(1−u):−8u2+8u3
−8u2(1−u)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=−8u2,b=1,c=u=−8u2⋅1−(−8u2)u
Wende Minus-Plus Regeln an−(−a)=a=−8⋅1⋅u2+8u2u
Vereinfache −8⋅1⋅u2+8u2u:−8u2+8u3
−8⋅1⋅u2+8u2u
8⋅1⋅u2=8u2
8⋅1⋅u2
Multipliziere die Zahlen: 8⋅1=8=8u2
8u2u=8u3
8u2u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=8u2+1
Addiere die Zahlen: 2+1=3=8u3
=−8u2+8u3
=−8u2+8u3
=4−4u−8u2+8u3+4(1−u)u4
Multipliziere aus 4u4(1−u):4u4−4u5
4u4(1−u)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=4u4,b=1,c=u=4u4⋅1−4u4u
=4⋅1⋅u4−4u4u
Vereinfache 4⋅1⋅u4−4u4u:4u4−4u5
4⋅1⋅u4−4u4u
4⋅1⋅u4=4u4
4⋅1⋅u4
Multipliziere die Zahlen: 4⋅1=4=4u4
4u4u=4u5
4u4u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu4u=u4+1=4u4+1
Addiere die Zahlen: 4+1=5=4u5
=4u4−4u5
=4u4−4u5
=4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5
=4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5
Schreibe 12um:1
12
Wende Regel an 1a=1=1
4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1
4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1
Löse 4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1:u≈−1.15774…,u≈0.52439…,u≈−0.79147…
4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1
Verschiebe 1auf die linke Seite
4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5=1
Subtrahiere 1 von beiden Seiten4−4u−8u2+8u3+4u4−4u5−1=1−1
Vereinfache−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3=0
−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3=0
Bestimme eine Lösung für −4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈−1.15774…
−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3
Finde f′(u):−20u4+16u3+24u2−16u−4
dud​(−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u5)+dud​(4u4)+dud​(8u3)−dud​(8u2)−dud​(4u)+dud​(3)
dud​(4u5)=20u4
dud​(4u5)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u5)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅5u5−1
Vereinfache=20u4
dud​(4u4)=16u3
dud​(4u4)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u4)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅4u4−1
Vereinfache=16u3
dud​(8u3)=24u2
dud​(8u3)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=8dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=8⋅3u3−1
Vereinfache=24u2
dud​(8u2)=16u
dud​(8u2)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=8dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=8⋅2u2−1
Vereinfache=16u
dud​(4u)=4
dud​(4u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=4⋅1
Vereinfache=4
dud​(3)=0
dud​(3)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−20u4+16u3+24u2−16u−4+0
Vereinfache=−20u4+16u3+24u2−16u−4
Angenommen u0​=2Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=1.71969…:Δu1​=0.28030…
f(u0​)=−4⋅25+4⋅24+8⋅23−8⋅22−4⋅2+3=−37f′(u0​)=−20⋅24+16⋅23+24⋅22−16⋅2−4=−132u1​=1.71969…
Δu1​=∣1.71969…−2∣=0.28030…Δu1​=0.28030…
u2​=1.49728…:Δu2​=0.22241…
f(u1​)=−4⋅1.71969…5+4⋅1.71969…4+8⋅1.71969…3−8⋅1.71969…2−4⋅1.71969…+3=−12.02935…f′(u1​)=−20⋅1.71969…4+16⋅1.71969…3+24⋅1.71969…2−16⋅1.71969…−4=−54.08571…u2​=1.49728…
Δu2​=∣1.49728…−1.71969…∣=0.22241…Δu2​=0.22241…
u3​=1.30324…:Δu3​=0.19403…
f(u2​)=−4⋅1.49728…5+4⋅1.49728…4+8⋅1.49728…3−8⋅1.49728…2−4⋅1.49728…+3=−4.06767…f′(u2​)=−20⋅1.49728…4+16⋅1.49728…3+24⋅1.49728…2−16⋅1.49728…−4=−20.96340…u3​=1.30324…
Δu3​=∣1.30324…−1.49728…∣=0.19403…Δu3​=0.19403…
u4​=1.05328…:Δu4​=0.24996…
f(u3​)=−4⋅1.30324…5+4⋅1.30324…4+8⋅1.30324…3−8⋅1.30324…2−4⋅1.30324…+3=−1.59173…f′(u3​)=−20⋅1.30324…4+16⋅1.30324…3+24⋅1.30324…2−16⋅1.30324…−4=−6.36786…u4​=1.05328…
Δu4​=∣1.05328…−1.30324…∣=0.24996…Δu4​=0.24996…
u5​=−5.80799…:Δu5​=6.86128…
f(u4​)=−4⋅1.05328…5+4⋅1.05328…4+8⋅1.05328…3−8⋅1.05328…2−4⋅1.05328…+3=−1.00255…f′(u4​)=−20⋅1.05328…4+16⋅1.05328…3+24⋅1.05328…2−16⋅1.05328…−4=−0.14611…u5​=−5.80799…
Δu5​=∣−5.80799…−1.05328…∣=6.86128…Δu5​=6.86128…
u6​=−4.64067…:Δu6​=1.16732…
f(u5​)=−4(−5.80799…)5+4(−5.80799…)4+8(−5.80799…)3−8(−5.80799…)2−4(−5.80799…)+3=29176.40873…f′(u5​)=−20(−5.80799…)4+16(−5.80799…)3+24(−5.80799…)2−16(−5.80799…)−4=−24994.29514…u6​=−4.64067…
Δu6​=∣−4.64067…−(−5.80799…)∣=1.16732…Δu6​=1.16732…
u7​=−3.71587…:Δu7​=0.92480…
f(u6​)=−4(−4.64067…)5+4(−4.64067…)4+8(−4.64067…)3−8(−4.64067…)2−4(−4.64067…)+3=9514.18126…f′(u6​)=−20(−4.64067…)4+16(−4.64067…)3+24(−4.64067…)2−16(−4.64067…)−4=−10287.81312…u7​=−3.71587…
Δu7​=∣−3.71587…−(−4.64067…)∣=0.92480…Δu7​=0.92480…
u8​=−2.98754…:Δu8​=0.72832…
f(u7​)=−4(−3.71587…)5+4(−3.71587…)4+8(−3.71587…)3−8(−3.71587…)2−4(−3.71587…)+3=3093.32373…f′(u7​)=−20(−3.71587…)4+16(−3.71587…)3+24(−3.71587…)2−16(−3.71587…)−4=−4247.14664…u8​=−2.98754…
Δu8​=∣−2.98754…−(−3.71587…)∣=0.72832…Δu8​=0.72832…
u9​=−2.41948…:Δu9​=0.56806…
f(u8​)=−4(−2.98754…)5+4(−2.98754…)4+8(−2.98754…)3−8(−2.98754…)2−4(−2.98754…)+3=1000.86681…f′(u8​)=−20(−2.98754…)4+16(−2.98754…)3+24(−2.98754…)2−16(−2.98754…)−4=−1761.89279…u9​=−2.41948…
Δu9​=∣−2.41948…−(−2.98754…)∣=0.56806…Δu9​=0.56806…
u10​=−1.98344…:Δu10​=0.43603…
f(u9​)=−4(−2.41948…)5+4(−2.41948…)4+8(−2.41948…)3−8(−2.41948…)2−4(−2.41948…)+3=321.25479…f′(u9​)=−20(−2.41948…)4+16(−2.41948…)3+24(−2.41948…)2−16(−2.41948…)−4=−736.76863…u10​=−1.98344…
Δu10​=∣−1.98344…−(−2.41948…)∣=0.43603…Δu10​=0.43603…
u11​=−1.65761…:Δu11​=0.32583…
f(u10​)=−4(−1.98344…)5+4(−1.98344…)4+8(−1.98344…)3−8(−1.98344…)2−4(−1.98344…)+3=101.73511…f′(u10​)=−20(−1.98344…)4+16(−1.98344…)3+24(−1.98344…)2−16(−1.98344…)−4=−312.23335…u11​=−1.65761…
Δu11​=∣−1.65761…−(−1.98344…)∣=0.32583…Δu11​=0.32583…
u12​=−1.42520…:Δu12​=0.23241…
f(u11​)=−4(−1.65761…)5+4(−1.65761…)4+8(−1.65761…)3−8(−1.65761…)2−4(−1.65761…)+3=31.47022…f′(u11​)=−20(−1.65761…)4+16(−1.65761…)3+24(−1.65761…)2−16(−1.65761…)−4=−135.40437…u12​=−1.42520…
Δu12​=∣−1.42520…−(−1.65761…)∣=0.23241…Δu12​=0.23241…
u13​=−1.27318…:Δu13​=0.15201…
f(u12​)=−4(−1.42520…)5+4(−1.42520…)4+8(−1.42520…)3−8(−1.42520…)2−4(−1.42520…)+3=9.31556…f′(u12​)=−20(−1.42520…)4+16(−1.42520…)3+24(−1.42520…)2−16(−1.42520…)−4=−61.28130…u13​=−1.27318…
Δu13​=∣−1.27318…−(−1.42520…)∣=0.15201…Δu13​=0.15201…
u14​=−1.19046…:Δu14​=0.08272…
f(u13​)=−4(−1.27318…)5+4(−1.27318…)4+8(−1.27318…)3−8(−1.27318…)2−4(−1.27318…)+3=2.50663…f′(u13​)=−20(−1.27318…)4+16(−1.27318…)3+24(−1.27318…)2−16(−1.27318…)−4=−30.29974…u14​=−1.19046…
Δu14​=∣−1.19046…−(−1.27318…)∣=0.08272…Δu14​=0.08272…
u15​=−1.16145…:Δu15​=0.02900…
f(u14​)=−4(−1.19046…)5+4(−1.19046…)4+8(−1.19046…)3−8(−1.19046…)2−4(−1.19046…)+3=0.52502…f′(u14​)=−20(−1.19046…)4+16(−1.19046…)3+24(−1.19046…)2−16(−1.19046…)−4=−18.10266…u15​=−1.16145…
Δu15​=∣−1.16145…−(−1.19046…)∣=0.02900…Δu15​=0.02900…
u16​=−1.15780…:Δu16​=0.00365…
f(u15​)=−4(−1.16145…)5+4(−1.16145…)4+8(−1.16145…)3−8(−1.16145…)2−4(−1.16145…)+3=0.05297…f′(u15​)=−20(−1.16145…)4+16(−1.16145…)3+24(−1.16145…)2−16(−1.16145…)−4=−14.50486…u16​=−1.15780…
Δu16​=∣−1.15780…−(−1.16145…)∣=0.00365…Δu16​=0.00365…
u17​=−1.15774…:Δu17​=0.00005…
f(u16​)=−4(−1.15780…)5+4(−1.15780…)4+8(−1.15780…)3−8(−1.15780…)2−4(−1.15780…)+3=0.00078…f′(u16​)=−20(−1.15780…)4+16(−1.15780…)3+24(−1.15780…)2−16(−1.15780…)−4=−14.07518…u17​=−1.15774…
Δu17​=∣−1.15774…−(−1.15780…)∣=0.00005…Δu17​=0.00005…
u18​=−1.15774…:Δu18​=1.29677E−8
f(u17​)=−4(−1.15774…)5+4(−1.15774…)4+8(−1.15774…)3−8(−1.15774…)2−4(−1.15774…)+3=1.82438E−7f′(u17​)=−20(−1.15774…)4+16(−1.15774…)3+24(−1.15774…)2−16(−1.15774…)−4=−14.06865…u18​=−1.15774…
Δu18​=∣−1.15774…−(−1.15774…)∣=1.29677E−8Δu18​=1.29677E−8
u≈−1.15774…
Wende die schriftliche Division an:u+1.15774…−4u5+4u4+8u3−8u2−4u+3​=−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…
−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…≈0
Bestimme eine Lösung für −4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈0.52439…
−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…
Finde f′(u):−16u3+25.89299…u2−3.98507…u−5.69314…
dud​(−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u4)+dud​(8.63099…u3)−dud​(1.99253…u2)−dud​(5.69314…u)+dud​(2.59123…)
dud​(4u4)=16u3
dud​(4u4)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u4)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅4u4−1
Vereinfache=16u3
dud​(8.63099…u3)=25.89299…u2
dud​(8.63099…u3)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=8.63099…dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=8.63099…⋅3u3−1
Vereinfache=25.89299…u2
dud​(1.99253…u2)=3.98507…u
dud​(1.99253…u2)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=1.99253…dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=1.99253…⋅2u2−1
Vereinfache=3.98507…u
dud​(5.69314…u)=5.69314…
dud​(5.69314…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=5.69314…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=5.69314…⋅1
Vereinfache=5.69314…
dud​(2.59123…)=0
dud​(2.59123…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−16u3+25.89299…u2−3.98507…u−5.69314…+0
Vereinfache=−16u3+25.89299…u2−3.98507…u−5.69314…
Angenommen u0​=0Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=0.45514…:Δu1​=0.45514…
f(u0​)=−4⋅04+8.63099…⋅03−1.99253…⋅02−5.69314…⋅0+2.59123…=2.59123…f′(u0​)=−16⋅03+25.89299…⋅02−3.98507…⋅0−5.69314…=−5.69314…u1​=0.45514…
Δu1​=∣0.45514…−0∣=0.45514…Δu1​=0.45514…
u2​=0.51796…:Δu2​=0.06281…
f(u1​)=−4⋅0.45514…4+8.63099…⋅0.45514…3−1.99253…⋅0.45514…2−5.69314…⋅0.45514…+2.59123…=0.22937…f′(u1​)=−16⋅0.45514…3+25.89299…⋅0.45514…2−3.98507…⋅0.45514…−5.69314…=−3.65154…u2​=0.51796…
Δu2​=∣0.51796…−0.45514…∣=0.06281…Δu2​=0.06281…
u3​=0.52432…:Δu3​=0.00635…
f(u2​)=−4⋅0.51796…4+8.63099…⋅0.51796…3−1.99253…⋅0.51796…2−5.69314…⋅0.51796…+2.59123…=0.01929…f′(u2​)=−16⋅0.51796…3+25.89299…⋅0.51796…2−3.98507…⋅0.51796…−5.69314…=−3.03391…u3​=0.52432…
Δu3​=∣0.52432…−0.51796…∣=0.00635…Δu3​=0.00635…
u4​=0.52439…:Δu4​=0.00006…
f(u3​)=−4⋅0.52432…4+8.63099…⋅0.52432…3−1.99253…⋅0.52432…2−5.69314…⋅0.52432…+2.59123…=0.00020…f′(u3​)=−16⋅0.52432…3+25.89299…⋅0.52432…2−3.98507…⋅0.52432…−5.69314…=−2.97053…u4​=0.52439…
Δu4​=∣0.52439…−0.52432…∣=0.00006…Δu4​=0.00006…
u5​=0.52439…:Δu5​=7.72366E−9
f(u4​)=−4⋅0.52439…4+8.63099…⋅0.52439…3−1.99253…⋅0.52439…2−5.69314…⋅0.52439…+2.59123…=2.29382E−8f′(u4​)=−16⋅0.52439…3+25.89299…⋅0.52439…2−3.98507…⋅0.52439…−5.69314…=−2.96985…u5​=0.52439…
Δu5​=∣0.52439…−0.52439…∣=7.72366E−9Δu5​=7.72366E−9
u≈0.52439…
Wende die schriftliche Division an:u−0.52439…−4u4+8.63099…u3−1.99253…u2−5.69314…u+2.59123…​=−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…
−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…≈0
Bestimme eine Lösung für −4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈−0.79147…
−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…
Finde f′(u):−12u2+13.06685…u+1.43354…
dud​(−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u3)+dud​(6.53342…u2)+dud​(1.43354…u)−dud​(4.94140…)
dud​(4u3)=12u2
dud​(4u3)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅3u3−1
Vereinfache=12u2
dud​(6.53342…u2)=13.06685…u
dud​(6.53342…u2)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=6.53342…dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=6.53342…⋅2u2−1
Vereinfache=13.06685…u
dud​(1.43354…u)=1.43354…
dud​(1.43354…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=1.43354…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1.43354…⋅1
Vereinfache=1.43354…
dud​(4.94140…)=0
dud​(4.94140…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−12u2+13.06685…u+1.43354…−0
Vereinfache=−12u2+13.06685…u+1.43354…
Angenommen u0​=3Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=2.26016…:Δu1​=0.73983…
f(u0​)=−4⋅33+6.53342…⋅32+1.43354…⋅3−4.94140…=−49.83990…f′(u0​)=−12⋅32+13.06685…⋅3+1.43354…=−67.36588…u1​=2.26016…
Δu1​=∣2.26016…−3∣=0.73983…Δu1​=0.73983…
u2​=1.78183…:Δu2​=0.47832…
f(u1​)=−4⋅2.26016…3+6.53342…⋅2.26016…2+1.43354…⋅2.26016…−4.94140…=−14.50903…f′(u1​)=−12⋅2.26016…2+13.06685…⋅2.26016…+1.43354…=−30.33318…u2​=1.78183…
Δu2​=∣1.78183…−2.26016…∣=0.47832…Δu2​=0.47832…
u3​=1.46256…:Δu3​=0.31927…
f(u2​)=−4⋅1.78183…3+6.53342…⋅1.78183…2+1.43354…⋅1.78183…−4.94140…=−4.27274…f′(u2​)=−12⋅1.78183…2+13.06685…⋅1.78183…+1.43354…=−13.38281…u3​=1.46256…
Δu3​=∣1.46256…−1.78183…∣=0.31927…Δu3​=0.31927…
u4​=1.19261…:Δu4​=0.26995…
f(u3​)=−4⋅1.46256…3+6.53342…⋅1.46256…2+1.43354…⋅1.46256…−4.94140…=−1.38340…f′(u3​)=−12⋅1.46256…2+13.06685…⋅1.46256…+1.43354…=−5.12454…u4​=1.19261…
Δu4​=∣1.19261…−1.46256…∣=0.26995…Δu4​=0.26995…
u5​=−13.10640…:Δu5​=14.29901…
f(u4​)=−4⋅1.19261…3+6.53342…⋅1.19261…2+1.43354…⋅1.19261…−4.94140…=−0.72421…f′(u4​)=−12⋅1.19261…2+13.06685…⋅1.19261…+1.43354…=−0.05064…u5​=−13.10640…
Δu5​=∣−13.10640…−1.19261…∣=14.29901…Δu5​=14.29901…
u6​=−8.57776…:Δu6​=4.52864…
f(u5​)=−4(−13.10640…)3+6.53342…(−13.10640…)2+1.43354…(−13.10640…)−4.94140…=10104.13392…f′(u5​)=−12(−13.10640…)2+13.06685…(−13.10640…)+1.43354…=−2231.16096…u6​=−8.57776…
Δu6​=∣−8.57776…−(−13.10640…)∣=4.52864…Δu6​=4.52864…
u7​=−5.57045…:Δu7​=3.00730…
f(u6​)=−4(−8.57776…)3+6.53342…(−8.57776…)2+1.43354…(−8.57776…)−4.94140…=2988.01817…f′(u6​)=−12(−8.57776…)2+13.06685…(−8.57776…)+1.43354…=−993.58713…u7​=−5.57045…
Δu7​=∣−5.57045…−(−8.57776…)∣=3.00730…Δu7​=3.00730…
u8​=−3.58447…:Δu8​=1.98598…
f(u7​)=−4(−5.57045…)3+6.53342…(−5.57045…)2+1.43354…(−5.57045…)−4.94140…=881.21142…f′(u7​)=−12(−5.57045…)2+13.06685…(−5.57045…)+1.43354…=−443.71510…u8​=−3.58447…
Δu8​=∣−3.58447…−(−5.57045…)∣=1.98598…Δu8​=1.98598…
u9​=−2.29137…:Δu9​=1.29310…
f(u8​)=−4(−3.58447…)3+6.53342…(−3.58447…)2+1.43354…(−3.58447…)−4.94140…=258.08452…f′(u8​)=−12(−3.58447…)2+13.06685…(−3.58447…)+1.43354…=−199.58579…u9​=−2.29137…
Δu9​=∣−2.29137…−(−3.58447…)∣=1.29310…Δu9​=1.29310…
u10​=−1.48056…:Δu10​=0.81081…
f(u9​)=−4(−2.29137…)3+6.53342…(−2.29137…)2+1.43354…(−2.29137…)−4.94140…=74.19938…f′(u9​)=−12(−2.29137…)2+13.06685…(−2.29137…)+1.43354…=−91.51226…u10​=−1.48056…
Δu10​=∣−1.48056…−(−2.29137…)∣=0.81081…Δu10​=0.81081…
u11​=−1.02282…:Δu11​=0.45773…
f(u10​)=−4(−1.48056…)3+6.53342…(−1.48056…)2+1.43354…(−1.48056…)−4.94140…=20.23972…f′(u10​)=−12(−1.48056…)2+13.06685…(−1.48056…)+1.43354…=−44.21745…u11​=−1.02282…
Δu11​=∣−1.02282…−(−1.48056…)∣=0.45773…Δu11​=0.45773…
u12​=−0.83056…:Δu12​=0.19226…
f(u11​)=−4(−1.02282…)3+6.53342…(−1.02282…)2+1.43354…(−1.02282…)−4.94140…=4.70771…f′(u11​)=−12(−1.02282…)2+13.06685…(−1.02282…)+1.43354…=−24.48576…u12​=−0.83056…
Δu12​=∣−0.83056…−(−1.02282…)∣=0.19226…Δu12​=0.19226…
u13​=−0.79288…:Δu13​=0.03767…
f(u12​)=−4(−0.83056…)3+6.53342…(−0.83056…)2+1.43354…(−0.83056…)−4.94140…=0.66678…f′(u12​)=−12(−0.83056…)2+13.06685…(−0.83056…)+1.43354…=−17.69741…u13​=−0.79288…
Δu13​=∣−0.79288…−(−0.83056…)∣=0.03767…Δu13​=0.03767…
u14​=−0.79147…:Δu14​=0.00140…
f(u13​)=−4(−0.79288…)3+6.53342…(−0.79288…)2+1.43354…(−0.79288…)−4.94140…=0.0232093455f′(u13​)=−12(−0.79288…)2+13.06685…(−0.79288…)+1.43354…=−16.47108…u14​=−0.79147…
Δu14​=∣−0.79147…−(−0.79288…)∣=0.00140…Δu14​=0.00140…
u15​=−0.79147…:Δu15​=1.9392E−6
f(u14​)=−4(−0.79147…)3+6.53342…(−0.79147…)2+1.43354…(−0.79147…)−4.94140…=0.00003…f′(u14​)=−12(−0.79147…)2+13.06685…(−0.79147…)+1.43354…=−16.42588…u15​=−0.79147…
Δu15​=∣−0.79147…−(−0.79147…)∣=1.9392E−6Δu15​=1.9392E−6
u16​=−0.79147…:Δu16​=3.6702E−12
f(u15​)=−4(−0.79147…)3+6.53342…(−0.79147…)2+1.43354…(−0.79147…)−4.94140…=6.0286E−11f′(u15​)=−12(−0.79147…)2+13.06685…(−0.79147…)+1.43354…=−16.42581…u16​=−0.79147…
Δu16​=∣−0.79147…−(−0.79147…)∣=3.6702E−12Δu16​=3.6702E−12
u≈−0.79147…
Wende die schriftliche Division an:u+0.79147…−4u3+6.53342…u2+1.43354…u−4.94140…​=−4u2+9.69933…u−6.24326…
−4u2+9.69933…u−6.24326…≈0
Bestimme eine Lösung für −4u2+9.69933…u−6.24326…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:Keine Lösung für u∈R
−4u2+9.69933…u−6.24326…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u2+9.69933…u−6.24326…
Finde f′(u):−8u+9.69933…
dud​(−4u2+9.69933…u−6.24326…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u2)+dud​(9.69933…u)−dud​(6.24326…)
dud​(4u2)=8u
dud​(4u2)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅2u2−1
Vereinfache=8u
dud​(9.69933…u)=9.69933…
dud​(9.69933…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=9.69933…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=9.69933…⋅1
Vereinfache=9.69933…
dud​(6.24326…)=0
dud​(6.24326…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−8u+9.69933…−0
Vereinfache=−8u+9.69933…
Angenommen u0​=1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=1.32008…:Δu1​=0.32008…
f(u0​)=−4⋅12+9.69933…⋅1−6.24326…=−0.54392…f′(u0​)=−8⋅1+9.69933…=1.69933…u1​=1.32008…
Δu1​=∣1.32008…−1∣=0.32008…Δu1​=0.32008…
u2​=0.84428…:Δu2​=0.47579…
f(u1​)=−4⋅1.32008…2+9.69933…⋅1.32008…−6.24326…=−0.40980…f′(u1​)=−8⋅1.32008…+9.69933…=−0.86130…u2​=0.84428…
Δu2​=∣0.84428…−1.32008…∣=0.47579…Δu2​=0.47579…
u3​=1.15175…:Δu3​=0.30747…
f(u2​)=−4⋅0.84428…2+9.69933…⋅0.84428…−6.24326…=−0.90553…f′(u2​)=−8⋅0.84428…+9.69933…=2.94507…u3​=1.15175…
Δu3​=∣1.15175…−0.84428…∣=0.30747…Δu3​=0.30747…
u4​=1.93099…:Δu4​=0.77924…
f(u3​)=−4⋅1.15175…2+9.69933…⋅1.15175…−6.24326…=−0.37815…f′(u3​)=−8⋅1.15175…+9.69933…=0.48529…u4​=1.93099…
Δu4​=∣1.93099…−1.15175…∣=0.77924…Δu4​=0.77924…
u5​=1.50848…:Δu5​=0.42251…
f(u4​)=−4⋅1.93099…2+9.69933…⋅1.93099…−6.24326…=−2.42887…f′(u4​)=−8⋅1.93099…+9.69933…=−5.74865…u5​=1.50848…
Δu5​=∣1.50848…−1.93099…∣=0.42251…Δu5​=0.42251…
u6​=1.20700…:Δu6​=0.30147…
f(u5​)=−4⋅1.50848…2+9.69933…⋅1.50848…−6.24326…=−0.71406…f′(u5​)=−8⋅1.50848…+9.69933…=−2.36855…u6​=1.20700…
Δu6​=∣1.20700…−1.50848…∣=0.30147…Δu6​=0.30147…
u7​=9.60809…:Δu7​=8.40108…
f(u6​)=−4⋅1.20700…2+9.69933…⋅1.20700…−6.24326…=−0.36355…f′(u6​)=−8⋅1.20700…+9.69933…=0.04327…u7​=9.60809…
Δu7​=∣9.60809…−1.20700…∣=8.40108…Δu7​=8.40108…
u8​=5.40484…:Δu8​=4.20324…
f(u7​)=−4⋅9.60809…2+9.69933…⋅9.60809…−6.24326…=−282.31282…f′(u7​)=−8⋅9.60809…+9.69933…=−67.16539…u8​=5.40484…
Δu8​=∣5.40484…−9.60809…∣=4.20324…Δu8​=4.20324…
u9​=3.29779…:Δu9​=2.10704…
f(u8​)=−4⋅5.40484…2+9.69933…⋅5.40484…−6.24326…=−70.66918…f′(u8​)=−8⋅5.40484…+9.69933…=−33.53940…u9​=3.29779…
Δu9​=∣3.29779…−5.40484…∣=2.10704…Δu9​=2.10704…
u10​=2.23332…:Δu10​=1.06447…
f(u9​)=−4⋅3.29779…2+9.69933…⋅3.29779…−6.24326…=−17.75862…f′(u9​)=−8⋅3.29779…+9.69933…=−16.68301…u10​=2.23332…
Δu10​=∣2.23332…−3.29779…∣=1.06447…Δu10​=1.06447…
u11​=1.67836…:Δu11​=0.55495…
f(u10​)=−4⋅2.23332…2+9.69933…⋅2.23332…−6.24326…=−4.53241…f′(u10​)=−8⋅2.23332…+9.69933…=−8.16722…u11​=1.67836…
Δu11​=∣1.67836…−2.23332…∣=0.55495…Δu11​=0.55495…
u12​=1.34789…:Δu12​=0.33047…
f(u11​)=−4⋅1.67836…2+9.69933…⋅1.67836…−6.24326…=−1.23188…f′(u11​)=−8⋅1.67836…+9.69933…=−3.72761…u12​=1.34789…
Δu12​=∣1.34789…−1.67836…∣=0.33047…Δu12​=0.33047…
u13​=0.94482…:Δu13​=0.40307…
f(u12​)=−4⋅1.34789…2+9.69933…⋅1.34789…−6.24326…=−0.43685…f′(u12​)=−8⋅1.34789…+9.69933…=−1.08381…u13​=0.94482…
Δu13​=∣0.94482…−1.34789…∣=0.40307…Δu13​=0.40307…
Kann keine Lösung finden
Die Lösungen sindu≈−1.15774…,u≈0.52439…,u≈−0.79147…
u≈−1.15774…,u≈0.52439…,u≈−0.79147…
Überprüfe die Lösungen:u≈−1.15774…Falsch,u≈0.52439…Wahr,u≈−0.79147…Wahr
Überprüfe die Lösungen, in dem die sie in −1+(1−u2)⋅21−u​=0
einsetzt und entferne die Lösungen, die mit der Gleichung nicht übereinstimmen.
Setze ein u≈−1.15774…:Falsch
−1+(1−(−1.15774…)2)⋅21−(−1.15774…)​=0
−1+(1−(−1.15774…)2)⋅21−(−1.15774…)​=−2
−1+(1−(−1.15774…)2)⋅21−(−1.15774…)​
Wende Regel an −(−a)=a=−1+(1−(−1.15774…)2)⋅21+1.15774…​
(1−(−1.15774…)2)⋅21+1.15774…​=−0.68076…2.15774…​
(1−(−1.15774…)2)⋅21+1.15774…​
(−1.15774…)2=1.34038…
(−1.15774…)2
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−1.15774…)2=1.15774…2=1.15774…2
1.15774…2=1.34038…=1.34038…
=2(1−1.34038…)1+1.15774…​
Addiere die Zahlen: 1+1.15774…=2.15774…=22.15774…​(1−1.34038…)
Subtrahiere die Zahlen: 1−1.34038…=−0.34038…=2(−0.34038…)2.15774…​
Entferne die Klammern: (−a)=−a=−0.34038…⋅22.15774…​
Multipliziere die Zahlen: 0.34038…⋅2=0.68076…=−0.68076…2.15774…​
=−1−0.68076…2.15774…​
0.68076…2.15774…​=1
0.68076…2.15774…​
2.15774…​=1.46892…=0.68076…⋅1.46892…
Multipliziere die Zahlen: 0.68076…⋅1.46892…=1=1
=−1−1
Subtrahiere die Zahlen: −1−1=−2=−2
−2=0
Falsch
Setze ein u≈0.52439…:Wahr
−1+(1−0.52439…2)⋅21−0.52439…​=0
−1+(1−0.52439…2)⋅21−0.52439…​=5.0E−15
−1+(1−0.52439…2)⋅21−0.52439…​
(1−0.52439…2)⋅21−0.52439…​=1.45002…0.47560…​
(1−0.52439…2)⋅21−0.52439…​
0.52439…2=0.27498…=2(1−0.27498…)1−0.52439…​
Subtrahiere die Zahlen: 1−0.52439…=0.47560…=20.47560…​(1−0.27498…)
Subtrahiere die Zahlen: 1−0.27498…=0.72501…=2⋅0.72501…0.47560…​
Multipliziere die Zahlen: 0.72501…⋅2=1.45002…=1.45002…0.47560…​
=−1+1.45002…0.47560…​
1.45002…0.47560…​=1
1.45002…0.47560…​
0.47560…​=0.68964…=0.68964…⋅1.45002…
Multipliziere die Zahlen: 1.45002…⋅0.68964…=1=1
=−1+1
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −1+1=5.0E−15=5.0E−15
5.0E−15=0
Wahr
Setze ein u≈−0.79147…:Wahr
−1+(1−(−0.79147…)2)⋅21−(−0.79147…)​=0
−1+(1−(−0.79147…)2)⋅21−(−0.79147…)​=5.0E−15
−1+(1−(−0.79147…)2)⋅21−(−0.79147…)​
Wende Regel an −(−a)=a=−1+(1−(−0.79147…)2)⋅21+0.79147…​
(1−(−0.79147…)2)⋅21+0.79147…​=0.74712…1.79147…​
(1−(−0.79147…)2)⋅21+0.79147…​
(−0.79147…)2=0.62643…
(−0.79147…)2
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−0.79147…)2=0.79147…2=0.79147…2
0.79147…2=0.62643…=0.62643…
=2(1−0.62643…)1+0.79147…​
Addiere die Zahlen: 1+0.79147…=1.79147…=21.79147…​(1−0.62643…)
Subtrahiere die Zahlen: 1−0.62643…=0.37356…=2⋅0.37356…1.79147…​
Multipliziere die Zahlen: 0.37356…⋅2=0.74712…=0.74712…1.79147…​
=−1+0.74712…1.79147…​
0.74712…1.79147…​=1
0.74712…1.79147…​
1.79147…​=1.33846…=0.74712…⋅1.33846…
Multipliziere die Zahlen: 0.74712…⋅1.33846…=1=1
=−1+1
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −1+1=5.0E−15=5.0E−15
5.0E−15=0
Wahr
Die Lösungen sindu≈0.52439…,u≈−0.79147…
Setze in u=cos(x)eincos(x)≈0.52439…,cos(x)≈−0.79147…
cos(x)≈0.52439…,cos(x)≈−0.79147…
cos(x)=0.52439…:x=arccos(0.52439…)+2πn,x=2π−arccos(0.52439…)+2πn
cos(x)=0.52439…
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=0.52439…
Allgemeine Lösung für cos(x)=0.52439…cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(0.52439…)+2πn,x=2π−arccos(0.52439…)+2πn
x=arccos(0.52439…)+2πn,x=2π−arccos(0.52439…)+2πn
cos(x)=−0.79147…:x=arccos(−0.79147…)+2πn,x=−arccos(−0.79147…)+2πn
cos(x)=−0.79147…
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=−0.79147…
Allgemeine Lösung für cos(x)=−0.79147…cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−0.79147…)+2πn,x=−arccos(−0.79147…)+2πn
x=arccos(−0.79147…)+2πn,x=−arccos(−0.79147…)+2πn
Kombiniere alle Lösungenx=arccos(0.52439…)+2πn,x=2π−arccos(0.52439…)+2πn,x=arccos(−0.79147…)+2πn,x=−arccos(−0.79147…)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=1.01879…+2πn,x=2π−1.01879…+2πn,x=2.48401…+2πn,x=−2.48401…+2πn

Graph

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Beliebte Beispiele

cos(2x-1)= 1/2cos(2x−1)=21​tan(a)= 5/3tan(a)=35​sin(x)=0.43333333sin(x)=0.43333333cos^6(x)+3cos^3(x)-4=0cos6(x)+3cos3(x)−4=0-sin^2(x)=-1−sin2(x)=−1
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