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arccos(x)+arccos(2x)=arccos(1/2)

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解答

arccos(x)+arccos(2x)=arccos(21​)

解答

x=21​
求解步骤
arccos(x)+arccos(2x)=arccos(21​)
a=b⇒cos(a)=cos(b)cos(arccos(x)+arccos(2x))=cos(arccos(21​))
利用以下特性: cos(s+t)=cos(s)cos(t)−sin(s)sin(t)cos(arccos(x))cos(arccos(2x))−sin(arccos(x))sin(arccos(2x))=cos(arccos(21​))
利用以下特性: cos(arccos(x))=x
利用以下特性: cos(arccos(x))=x
利用以下特性: sin(arccos(x))=1−x2​
利用以下特性: sin(arccos(x))=1−x2​
x⋅2x−1−x2​1−(2x)2​=21​
解 x2x−1−x2​1−(2x)2​=21​:x=21​,x=−21​
x⋅2x−1−x2​1−(2x)2​=21​
在两边乘以 2x⋅2x⋅2−1−x2​1−(2x)2​⋅2=21​⋅2
化简4x2−21−x2​1−(2x)2​=1
去除平方根
4x2−21−x2​1−(2x)2​=1
两边减去 4x24x2−21−x2​1−(2x)2​−4x2=1−4x2
化简−21−x2​1−(2x)2​=1−4x2
两边进行平方:4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
4x2−21−x2​1−(2x)2​=1
(−21−x2​1−(2x)2​)2=(1−4x2)2
展开 (−21−x2​1−(2x)2​)2:4−20x2+16x4
(−21−x2​1−(2x)2​)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−21−x2​1−(2x)2​)2=(21−x2​1−(2x)2​)2=(21−x2​1−(2x)2​)2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=22(1−x2​)2(1−(2x)2​)2
(1−x2​)2:1−x2
使用根式运算法则: a​=a21​=((1−x2)21​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=(1−x2)21​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=1−x2
=22(1−x2)(1−(2x)2​)2
(1−(2x)2​)2:1−(2x)2
使用根式运算法则: a​=a21​=((1−(2x)2)21​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=(1−(2x)2)21​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=1−(2x)2
=22(1−x2)(1−(2x)2)
22=4=4(1−x2)(1−(2x)2)
展开 4(1−x2)(1−(2x)2):4−20x2+16x4
4(1−x2)(1−(2x)2)
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=4(−x2+1)(−22x2+1)
22=4=4(−x2+1)(−4x2+1)
乘开 (1−x2)(1−4x2):1−5x2+4x4
(1−x2)(1−4x2)
使用 FOIL 方法: (a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bda=1,b=−x2,c=1,d=−4x2=1⋅1+1⋅(−4x2)+(−x2)⋅1+(−x2)(−4x2)
使用加减运算法则+(−a)=−a,(−a)(−b)=ab=1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2
化简 1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2:1−5x2+4x4
1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2
1⋅1=1
1⋅1
数字相乘:1⋅1=1=1
1⋅4x2=4x2
1⋅4x2
数字相乘:1⋅4=4=4x2
1⋅x2=x2
1⋅x2
乘以:1⋅x2=x2=x2
4x2x2=4x4
4x2x2
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cx2x2=x2+2=4x2+2
数字相加:2+2=4=4x4
=1−4x2−x2+4x4
同类项相加:−4x2−x2=−5x2=1−5x2+4x4
=1−5x2+4x4
=4(1−5x2+4x4)
乘开 4(1−5x2+4x4):4−20x2+16x4
4(1−5x2+4x4)
打开括号=4⋅1+4(−5x2)+4⋅4x4
使用加减运算法则+(−a)=−a=4⋅1−4⋅5x2+4⋅4x4
化简 4⋅1−4⋅5x2+4⋅4x4:4−20x2+16x4
4⋅1−4⋅5x2+4⋅4x4
数字相乘:4⋅1=4=4−4⋅5x2+4⋅4x4
数字相乘:4⋅5=20=4−20x2+4⋅4x4
数字相乘:4⋅4=16=4−20x2+16x4
=4−20x2+16x4
=4−20x2+16x4
=4−20x2+16x4
展开 (1−4x2)2:1−8x2+16x4
(1−4x2)2
使用完全平方公式: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=4x2
=12−2⋅1⋅4x2+(4x2)2
化简 12−2⋅1⋅4x2+(4x2)2:1−8x2+16x4
12−2⋅1⋅4x2+(4x2)2
使用法则 1a=112=1=1−2⋅1⋅4x2+(4x2)2
2⋅1⋅4x2=8x2
2⋅1⋅4x2
数字相乘:2⋅1⋅4=8=8x2
(4x2)2=16x4
(4x2)2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=42(x2)2
(x2)2:x4
使用指数法则: (ab)c=abc=x2⋅2
数字相乘:2⋅2=4=x4
=42x4
42=16=16x4
=1−8x2+16x4
=1−8x2+16x4
4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
解 4−20x2+16x4=1−8x2+16x4:x=21​,x=−21​
4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
将 4到右边
4−20x2+16x4=1−8x2+16x4
两边减去 44−20x2+16x4−4=1−8x2+16x4−4
化简−20x2+16x4=16x4−8x2−3
−20x2+16x4=16x4−8x2−3
将 8x2para o lado esquerdo
−20x2+16x4=16x4−8x2−3
两边加上 8x2−20x2+16x4+8x2=16x4−8x2−3+8x2
化简16x4−12x2=16x4−3
16x4−12x2=16x4−3
将 16x4para o lado esquerdo
16x4−12x2=16x4−3
两边减去 16x416x4−12x2−16x4=16x4−3−16x4
化简−12x2=−3
−12x2=−3
两边除以 −12
−12x2=−3
两边除以 −12−12−12x2​=−12−3​
化简
−12−12x2​=−12−3​
化简 −12−12x2​:x2
−12−12x2​
使用分式法则: −b−a​=ba​=1212x2​
数字相除:1212​=1=x2
化简 −12−3​:41​
−12−3​
使用分式法则: −b−a​=ba​=123​
约分:3=41​
x2=41​
x2=41​
x2=41​
对于 x2=f(a) 解为 x=f(a)​,−f(a)​
x=41​​,x=−41​​
41​​=21​
41​​
使用根式运算法则: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=4​1​​
使用根式运算法则: 1​=11​=1=4​1​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: a2​=a,a≥022​=2=2
=21​
−41​​=−21​
−41​​
使用根式运算法则: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=−4​1​​
使用根式运算法则: 1​=11​=1=−4​1​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: a2​=a,a≥022​=2=2
=−21​
x=21​,x=−21​
x=21​,x=−21​
验证解:x=21​真,x=−21​真
将它们代入 x2x−1−x2​1−(2x)2​=21​检验解是否符合
去除与方程不符的解。
代入 x=21​:真
(21​)⋅2(21​)−1−(21​)2​1−(2(21​))2​=21​
(21​)⋅2(21​)−1−(21​)2​1−(2(21​))2​=21​
(21​)⋅2(21​)−1−(21​)2​1−(2(21​))2​
去除括号: (a)=a=21​⋅2⋅21​−1−(21​)2​1−(2⋅21​)2​
21​⋅2⋅21​=21​
21​⋅2⋅21​
分式相乘: a⋅cb​⋅ed​=c⋅ea⋅b⋅d​=2⋅21⋅1⋅2​
约分:2=21⋅1​
数字相乘:1⋅1=1=21​
1−(21​)2​1−(2⋅21​)2​=0
1−(21​)2​1−(2⋅21​)2​
1−(21​)2​=23​​
1−(21​)2​
(21​)2=41​
(21​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=2212​
使用法则 1a=112=1=221​
22=4=41​
=1−41​​
化简 1−41​:43​
1−41​
将项转换为分式: 1=41⋅4​=41⋅4​−41​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=41⋅4−1​
1⋅4−1=3
1⋅4−1
数字相乘:1⋅4=4=4−1
数字相减:4−1=3=3
=43​
=43​​
使用根式运算法则: nba​​=nb​na​​, 假定 a≥0,b≥0=4​3​​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=23​​
=23​​−(2⋅21​)2+1​
1−(2⋅21​)2​=0
1−(2⋅21​)2​
(2⋅21​)2=1
(2⋅21​)2
乘 2⋅21​:1
2⋅21​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=12
使用法则 1a=1=1
=1−1​
数字相减:1−1=0=0​
使用法则 0​=0=0
=0⋅23​​
使用法则 0⋅a=0=0
=21​−0
21​−0=21​=21​
21​=21​
真
代入 x=−21​:真
(−21​)⋅2(−21​)−1−(−21​)2​1−(2(−21​))2​=21​
(−21​)⋅2(−21​)−1−(−21​)2​1−(2(−21​))2​=21​
(−21​)⋅2(−21​)−1−(−21​)2​1−(2(−21​))2​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=21​⋅2⋅21​−1−(−21​)2​1−(−2⋅21​)2​
21​⋅2⋅21​=21​
21​⋅2⋅21​
分式相乘: a⋅cb​⋅ed​=c⋅ea⋅b⋅d​=2⋅21⋅1⋅2​
约分:2=21⋅1​
数字相乘:1⋅1=1=21​
1−(−21​)2​1−(−2⋅21​)2​=0
1−(−21​)2​1−(−2⋅21​)2​
1−(−21​)2​=23​​
1−(−21​)2​
(−21​)2=41​
(−21​)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−21​)2=(21​)2=(21​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=2212​
使用法则 1a=112=1=221​
22=4=41​
=1−41​​
化简 1−41​:43​
1−41​
将项转换为分式: 1=41⋅4​=41⋅4​−41​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=41⋅4−1​
1⋅4−1=3
1⋅4−1
数字相乘:1⋅4=4=4−1
数字相减:4−1=3=3
=43​
=43​​
使用根式运算法则: nba​​=nb​na​​, 假定 a≥0,b≥0=4​3​​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=23​​
=23​​−(−2⋅21​)2+1​
1−(−2⋅21​)2​=0
1−(−2⋅21​)2​
(−2⋅21​)2=1
(−2⋅21​)2
乘 −2⋅21​:−1
−2⋅21​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=−21⋅2​
约分:2=−1
=(−1)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−1)2=12=12
使用法则 1a=1=1
=1−1​
数字相减:1−1=0=0​
使用法则 0​=0=0
=0⋅23​​
使用法则 0⋅a=0=0
=21​−0
21​−0=21​=21​
21​=21​
真
解为x=21​,x=−21​
x=21​,x=−21​
将解代入原方程进行验证
将它们代入 arccos(x)+arccos(2x)=arccos(21​)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 21​的解:真
21​
代入 n=121​
对于 arccos(x)+arccos(2x)=arccos(21​)代入x=21​arccos(21​)+arccos(2⋅21​)=arccos(21​)
整理后得1.04719…=1.04719…
⇒真
检验 −21​的解:假
−21​
代入 n=1−21​
对于 arccos(x)+arccos(2x)=arccos(21​)代入x=−21​arccos(−21​)+arccos(2(−21​))=arccos(21​)
整理后得5.23598…=1.04719…
⇒假
x=21​

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