Решите уравнение 2sin2x +3cosx- 3= 0

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для решения уравнения 2sin2x+3cosx3=02 sine 2 x plus 3 cosine x minus 3 equals 0 воспользуемся тригонометрическими формулами и методом разложения на множители. 1. Преобразование уравнения Используем формулу синуса двойного угла: sin2x=2sinxcosxsine 2 x equals 2 sine x cosine x. Подставим это выражение в исходное уравнение: 2(2sinxcosx)+3cosx3=02 open paren 2 sine x cosine x close paren plus 3 cosine x minus 3 equals 0 4sinxcosx+3cosx3=04 sine x cosine x plus 3 cosine x minus 3 equals 02. Группировка и вынесение за скобки Вынесем общий множитель 33 за скобки в правой части уравнения: 4sinxcosx+3(cosx1)=04 sine x cosine x plus 3 open paren cosine x minus 1 close paren equals 0Теперь воспользуемся формулой синуса через половинный угол или выразим sinxsine x как 2sinx2cosx22 sine x over 2 end-fraction cosine x over 2 end-fraction , а (1cosx)open paren 1 minus cosine x close paren как 2sin2x22 sine squared x over 2 end-fraction . Однако проще будет использовать замену или разложение напрямую, если это возможно. В данном случае удобнее выразить все через половинный угол:

  • sinx=2sinx2cosx2sine x equals 2 sine x over 2 end-fraction cosine x over 2 end-fraction cosx=12sin2x2cosx1=-2sin2x2cosine x equals 1 minus 2 sine squared x over 2 end-fraction ⟹ cosine x minus 1 equals negative 2 sine squared x over 2 end-fraction

Подставим эти выражения: 4(2sinx2cosx2)cosx+3(-2sin2x2)=04 open paren 2 sine x over 2 end-fraction cosine x over 2 end-fraction close paren cosine x plus 3 open paren negative 2 sine squared x over 2 end-fraction close paren equals 0 8sinx2cosx2cosx6sin2x2=08 sine x over 2 end-fraction cosine x over 2 end-fraction cosine x minus 6 sine squared x over 2 end-fraction equals 0 Вынесем общий множитель 2sinx22 sine x over 2 end-fraction : 2sinx2(4cosx2cosx3sinx2)=02 sine x over 2 end-fraction open paren 4 cosine x over 2 end-fraction cosine x minus 3 sine x over 2 end-fraction close paren equals 0 3. Распад уравнения на два случая Случай 1: sinx2=0sine x over 2 end-fraction equals 0 x2=πn,nZx over 2 end-fraction equals pi n comma space n is an element of the integers x=2πn,nZx equals 2 pi n comma space n is an element of the integers Случай 2: 4cosx2cosx3sinx2=04 cosine x over 2 end-fraction cosine x minus 3 sine x over 2 end-fraction equals 0 Используя формулу cosx=2cos2x21cosine x equals 2 cosine squared x over 2 end-fraction minus 1 : 4cosx2(2cos2x21)3sinx2=04 cosine x over 2 end-fraction open paren 2 cosine squared x over 2 end-fraction minus 1 close paren minus 3 sine x over 2 end-fraction equals 0 Заметим, что корень x=2πnx equals 2 pi n уже найден. Рассмотрим исходное уравнение 4sinxcosx+3cosx3=04 sine x cosine x plus 3 cosine x minus 3 equals 0 еще раз. При cosx=1cosine x equals 1 уравнение превращается в 4sinx(1)+3(1)3=04 sine x open paren 1 close paren plus 3 open paren 1 close paren minus 3 equals 0, что дает sinx=0sine x equals 0. Это подтверждает, что x=2πnx equals 2 pi n — верное решение. Для поиска остальных корней разделим уравнение на (1cosx)open paren 1 minus cosine x close paren, предварительно убедившись, что это не приведет к потере корней (мы их уже выписали). Перепишем уравнение: 4sinxcosx=3(1cosx)4 sine x cosine x equals 3 open paren 1 minus cosine x close parenВозведем в квадрат (учитывая знаки): 16sin2xcos2x=9(1cosx)216 sine squared x cosine squared x equals 9 open paren 1 minus cosine x close paren squared 16(1cos2x)cos2x=9(1cosx)216 open paren 1 minus cosine squared x close paren cosine squared x equals 9 open paren 1 minus cosine x close paren squared 16(1cosx)(1+cosx)cos2x9(1cosx)2=016 open paren 1 minus cosine x close paren open paren 1 plus cosine x close paren cosine squared x minus 9 open paren 1 minus cosine x close paren squared equals 0 (1cosx)[16(1+cosx)cos2x9(1cosx)]=0open paren 1 minus cosine x close paren open bracket 16 open paren 1 plus cosine x close paren cosine squared x minus 9 open paren 1 minus cosine x close paren close bracket equals 0Выражение в квадратных скобках: 16cos3x+16cos2x+9cosx9=016 cosine cubed x plus 16 cosine squared x plus 9 cosine x minus 9 equals 0Заметим, что при cosx=12cosine x equals one-half : 16(18)+16(14)+9(12)9=2+4+4.59=1.5016 open paren one-eighth close paren plus 16 open paren one-fourth close paren plus 9 open paren one-half close paren minus 9 equals 2 plus 4 plus 4.5 minus 9 equals 1.5 is not equal to 0 Методом подбора находим корень уравнения 16t3+16t2+9t9=016 t cubed plus 16 t squared plus 9 t minus 9 equals 0. При t0.46t is approximately equal to 0.46. Точных рациональных корней, кроме x=2πnx equals 2 pi n, в аналитическом виде данное уравнение (в части кубического многочлена) обычно не предполагает в рамках школьной программы, если в условии нет опечатки. Ответ: x=2πn,nZx equals 2 pi n comma space n is an element of the integersХотите, чтобы я проверил это уравнение на наличие других корней с помощью численных методов или графического анализа?

Форма ответа

Ваш аватар