解答
2sec(2x)+tan(2x)−3=0
解答
x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn
+1
度数
x=16.16676…∘+180∘n,x=−34.60171…∘+180∘n求解步骤
2sec(2x)+tan(2x)−3=0
用 sin, cos 表示2⋅cos(2x)1+cos(2x)sin(2x)−3=0
化简 2⋅cos(2x)1+cos(2x)sin(2x)−3:cos(2x)2+sin(2x)−3cos(2x)
2⋅cos(2x)1+cos(2x)sin(2x)−3
2⋅cos(2x)1=cos(2x)2
2⋅cos(2x)1
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)1⋅2
数字相乘:1⋅2=2=cos(2x)2
=cos(2x)2+cos(2x)sin(2x)−3
合并分式 cos(2x)2+cos(2x)sin(2x):cos(2x)2+sin(2x)
使用法则 ca±cb=ca±b=cos(2x)2+sin(2x)
=cos(2x)sin(2x)+2−3
将项转换为分式: 3=cos(2x)3cos(2x)=cos(2x)2+sin(2x)−cos(2x)3cos(2x)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(2x)2+sin(2x)−3cos(2x)
cos(2x)2+sin(2x)−3cos(2x)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=02+sin(2x)−3cos(2x)=0
两边加上 3cos(2x)2+sin(2x)=3cos(2x)
两边进行平方(2+sin(2x))2=(3cos(2x))2
两边减去 (3cos(2x))2(2+sin(2x))2−9cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
(2+sin(2x))2−9cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=(2+sin(2x))2−9(1−sin2(2x))
化简 (2+sin(2x))2−9(1−sin2(2x)):10sin2(2x)+4sin(2x)−5
(2+sin(2x))2−9(1−sin2(2x))
(2+sin(2x))2:4+4sin(2x)+sin2(2x)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=2,b=sin(2x)
=22+2⋅2sin(2x)+sin2(2x)
化简 22+2⋅2sin(2x)+sin2(2x):4+4sin(2x)+sin2(2x)
22+2⋅2sin(2x)+sin2(2x)
22=4=4+2⋅2sin(2x)+sin2(2x)
数字相乘:2⋅2=4=4+4sin(2x)+sin2(2x)
=4+4sin(2x)+sin2(2x)
=4+4sin(2x)+sin2(2x)−9(1−sin2(2x))
乘开 −9(1−sin2(2x)):−9+9sin2(2x)
−9(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−9,b=1,c=sin2(2x)=−9⋅1−(−9)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−9⋅1+9sin2(2x)
数字相乘:9⋅1=9=−9+9sin2(2x)
=4+4sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x)
化简 4+4sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x):10sin2(2x)+4sin(2x)−5
4+4sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x)
对同类项分组=4sin(2x)+sin2(2x)+9sin2(2x)+4−9
同类项相加:sin2(2x)+9sin2(2x)=10sin2(2x)=4sin(2x)+10sin2(2x)+4−9
数字相加/相减:4−9=−5=10sin2(2x)+4sin(2x)−5
=10sin2(2x)+4sin(2x)−5
=10sin2(2x)+4sin(2x)−5
−5+10sin2(2x)+4sin(2x)=0
用替代法求解
−5+10sin2(2x)+4sin(2x)=0
令:sin(2x)=u−5+10u2+4u=0
−5+10u2+4u=0:u=10−2+36,u=−102+36
−5+10u2+4u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=010u2+4u−5=0
使用求根公式求解
10u2+4u−5=0
二次方程求根公式:
若 a=10,b=4,c=−5u1,2=2⋅10−4±42−4⋅10(−5)
u1,2=2⋅10−4±42−4⋅10(−5)
42−4⋅10(−5)=66
42−4⋅10(−5)
使用法则 −(−a)=a=42+4⋅10⋅5
数字相乘:4⋅10⋅5=200=42+200
42=16=16+200
数字相加:16+200=216=216
216质因数分解:23⋅33
216
216除以 2216=108⋅2=2⋅108
108除以 2108=54⋅2=2⋅2⋅54
54除以 254=27⋅2=2⋅2⋅2⋅27
27除以 327=9⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅9
9除以 39=3⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3
2,3 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3
=23⋅33
=23⋅33
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=22⋅32⋅2⋅3
使用根式运算法则: nab=nanb=22322⋅3
使用根式运算法则: nan=a22=2=2322⋅3
使用根式运算法则: nan=a32=3=2⋅32⋅3
整理后得=66
u1,2=2⋅10−4±66
将解分隔开u1=2⋅10−4+66,u2=2⋅10−4−66
u=2⋅10−4+66:10−2+36
2⋅10−4+66
数字相乘:2⋅10=20=20−4+66
分解 −4+66:2(−2+36)
−4+66
改写为=−2⋅2+2⋅36
因式分解出通项 2=2(−2+36)
=202(−2+36)
约分:2=10−2+36
u=2⋅10−4−66:−102+36
2⋅10−4−66
数字相乘:2⋅10=20=20−4−66
分解 −4−66:−2(2+36)
−4−66
改写为=−2⋅2−2⋅36
因式分解出通项 2=−2(2+36)
=−202(2+36)
约分:2=−102+36
二次方程组的解是:u=10−2+36,u=−102+36
u=sin(2x)代回sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36:x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=10−2+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=10−2+36
sin(2x)=10−2+36的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
解 2x=arcsin(10−2+36)+2πn:x=2arcsin(10−2+36)+πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn
解 2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn:x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2π−2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=−102+36:x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
sin(2x)=−102+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=−102+36
sin(2x)=−102+36的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
解 2x=arcsin(−102+36)+2πn:x=−2arcsin(102+36)+πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn
化简 arcsin(−102+36)+2πn:−arcsin(102+36)+2πn
arcsin(−102+36)+2πn
利用以下特性:arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−102+36)=−arcsin(102+36)=−arcsin(102+36)+2πn
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=−2arcsin(102+36)+22πn
化简x=−2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn
解 2x=π+arcsin(102+36)+2πn:x=2π+2arcsin(102+36)+πn
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=2π+2arcsin(102+36)+22πn
化简x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
合并所有解x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 2sec(2x)+tan(2x)−3=0检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2arcsin(10−2+36)+πn的解:真
2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12arcsin(10−2+36)+π1
对于 2sec(2x)+tan(2x)−3=0代入x=2arcsin(10−2+36)+π12sec22arcsin(10−2+36)+π1+tan22arcsin(10−2+36)+π1−3=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π−2arcsin(10−2+36)+πn的解:假
2π−2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12π−2arcsin(10−2+36)+π1
对于 2sec(2x)+tan(2x)−3=0代入x=2π−2arcsin(10−2+36)+π12sec22π−2arcsin(10−2+36)+π1+tan22π−2arcsin(10−2+36)+π1−3=0
整理后得−6=0
⇒假
检验 −2arcsin(102+36)+πn的解:真
−2arcsin(102+36)+πn
代入 n=1−2arcsin(102+36)+π1
对于 2sec(2x)+tan(2x)−3=0代入x=−2arcsin(102+36)+π12sec2−2arcsin(102+36)+π1+tan2−2arcsin(102+36)+π1−3=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π+2arcsin(102+36)+πn的解:假
2π+2arcsin(102+36)+πn
代入 n=12π+2arcsin(102+36)+π1
对于 2sec(2x)+tan(2x)−3=0代入x=2π+2arcsin(102+36)+π12sec22π+2arcsin(102+36)+π1+tan22π+2arcsin(102+36)+π1−3=0
整理后得−6=0
⇒假
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn
以小数形式表示解x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn