解答
tan(2x)=cos(2x),0≤x≤π
解答
x=20.66623…,x=2π−0.66623…
+1
度数
x=19.08635…∘,x=70.91364…∘求解步骤
tan(2x)=cos(2x),0≤x≤π
两边减去 cos(2x)tan(2x)−cos(2x)=0
用 sin, cos 表示cos(2x)sin(2x)−cos(2x)=0
化简 cos(2x)sin(2x)−cos(2x):cos(2x)sin(2x)−cos2(2x)
cos(2x)sin(2x)−cos(2x)
将项转换为分式: cos(2x)=cos(2x)cos(2x)cos(2x)=cos(2x)sin(2x)−cos(2x)cos(2x)cos(2x)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(2x)sin(2x)−cos(2x)cos(2x)
sin(2x)−cos(2x)cos(2x)=sin(2x)−cos2(2x)
sin(2x)−cos(2x)cos(2x)
cos(2x)cos(2x)=cos2(2x)
cos(2x)cos(2x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos(2x)cos(2x)=cos1+1(2x)=cos1+1(2x)
数字相加:1+1=2=cos2(2x)
=sin(2x)−cos2(2x)
=cos(2x)sin(2x)−cos2(2x)
cos(2x)sin(2x)−cos2(2x)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=0sin(2x)−cos2(2x)=0
两边加上 cos2(2x)sin(2x)=cos2(2x)
两边进行平方sin2(2x)=(cos2(2x))2
两边减去 (cos2(2x))2sin2(2x)−cos4(2x)=0
分解 sin2(2x)−cos4(2x):(sin(2x)+cos2(2x))(sin(2x)−cos2(2x))
sin2(2x)−cos4(2x)
使用指数法则: abc=(ab)ccos4(2x)=(cos2(2x))2=sin2(2x)−(cos2(2x))2
使用平方差公式: x2−y2=(x+y)(x−y)sin2(2x)−(cos2(2x))2=(sin(2x)+cos2(2x))(sin(2x)−cos2(2x))=(sin(2x)+cos2(2x))(sin(2x)−cos2(2x))
(sin(2x)+cos2(2x))(sin(2x)−cos2(2x))=0
分别求解每个部分sin(2x)+cos2(2x)=0orsin(2x)−cos2(2x)=0
sin(2x)+cos2(2x)=0,0≤x≤π:x=2π+arcsin(25−1),x=2−arcsin(25−1)+2π
sin(2x)+cos2(2x)=0,0≤x≤π
使用三角恒等式改写
cos2(2x)+sin(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=1−sin2(2x)+sin(2x)
1+sin(2x)−sin2(2x)=0
用替代法求解
1+sin(2x)−sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u1+u−u2=0
1+u−u2=0:u=−2−1+5,u=21+5
1+u−u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−u2+u+1=0
使用求根公式求解
−u2+u+1=0
二次方程求根公式:
若 a=−1,b=1,c=1u1,2=2(−1)−1±12−4(−1)⋅1
u1,2=2(−1)−1±12−4(−1)⋅1
12−4(−1)⋅1=5
12−4(−1)⋅1
使用法则 1a=112=1=1−4(−1)⋅1
使用法则 −(−a)=a=1+4⋅1⋅1
数字相乘:4⋅1⋅1=4=1+4
数字相加:1+4=5=5
u1,2=2(−1)−1±5
将解分隔开u1=2(−1)−1+5,u2=2(−1)−1−5
u=2(−1)−1+5:−2−1+5
2(−1)−1+5
去除括号: (−a)=−a=−2⋅1−1+5
数字相乘:2⋅1=2=−2−1+5
使用分式法则: −ba=−ba=−2−1+5
u=2(−1)−1−5:21+5
2(−1)−1−5
去除括号: (−a)=−a=−2⋅1−1−5
数字相乘:2⋅1=2=−2−1−5
使用分式法则: −b−a=ba−1−5=−(1+5)=21+5
二次方程组的解是:u=−2−1+5,u=21+5
u=sin(2x)代回sin(2x)=−2−1+5,sin(2x)=21+5
sin(2x)=−2−1+5,sin(2x)=21+5
sin(2x)=−2−1+5,0≤x≤π:x=2π+arcsin(25−1),x=2−arcsin(25−1)+2π
sin(2x)=−2−1+5,0≤x≤π
使用反三角函数性质
sin(2x)=−2−1+5
sin(2x)=−2−1+5的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x=arcsin(−2−1+5)+2πn,2x=π+arcsin(2−1+5)+2πn
2x=arcsin(−2−1+5)+2πn,2x=π+arcsin(2−1+5)+2πn
解 2x=arcsin(−2−1+5)+2πn:x=−2arcsin(25−1)+πn
2x=arcsin(−2−1+5)+2πn
化简 arcsin(−2−1+5)+2πn:−arcsin(25−1)+2πn
arcsin(−2−1+5)+2πn
利用以下特性:arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−25−1)=−arcsin(25−1)=−arcsin(25−1)+2πn
2x=−arcsin(25−1)+2πn
两边除以 2
2x=−arcsin(25−1)+2πn
两边除以 222x=−2arcsin(25−1)+22πn
化简x=−2arcsin(25−1)+πn
x=−2arcsin(25−1)+πn
解 2x=π+arcsin(2−1+5)+2πn:x=2π+2arcsin(2−1+5)+πn
2x=π+arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 2
2x=π+arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 222x=2π+2arcsin(2−1+5)+22πn
化简x=2π+2arcsin(2−1+5)+πn
x=2π+2arcsin(2−1+5)+πn
x=−2arcsin(25−1)+πn,x=2π+2arcsin(2−1+5)+πn
在 0≤x≤π范围内的解x=2π+arcsin(25−1),x=2−arcsin(25−1)+2π
sin(2x)=21+5,0≤x≤π:无解
sin(2x)=21+5,0≤x≤π
−1≤sin(x)≤1无解
合并所有解x=2π+arcsin(25−1),x=2−arcsin(25−1)+2π
sin(2x)−cos2(2x)=0,0≤x≤π:x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
sin(2x)−cos2(2x)=0,0≤x≤π
使用三角恒等式改写
−cos2(2x)+sin(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=−(1−sin2(2x))+sin(2x)
−(1−sin2(2x)):−1+sin2(2x)
−(1−sin2(2x))
打开括号=−(1)−(−sin2(2x))
使用加减运算法则−(−a)=a,−(a)=−a=−1+sin2(2x)
=−1+sin2(2x)+sin(2x)
−1+sin(2x)+sin2(2x)=0
用替代法求解
−1+sin(2x)+sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u−1+u+u2=0
−1+u+u2=0:u=2−1+5,u=2−1−5
−1+u+u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0u2+u−1=0
使用求根公式求解
u2+u−1=0
二次方程求根公式:
若 a=1,b=1,c=−1u1,2=2⋅1−1±12−4⋅1⋅(−1)
u1,2=2⋅1−1±12−4⋅1⋅(−1)
12−4⋅1⋅(−1)=5
12−4⋅1⋅(−1)
使用法则 1a=112=1=1−4⋅1⋅(−1)
使用法则 −(−a)=a=1+4⋅1⋅1
数字相乘:4⋅1⋅1=4=1+4
数字相加:1+4=5=5
u1,2=2⋅1−1±5
将解分隔开u1=2⋅1−1+5,u2=2⋅1−1−5
u=2⋅1−1+5:2−1+5
2⋅1−1+5
数字相乘:2⋅1=2=2−1+5
u=2⋅1−1−5:2−1−5
2⋅1−1−5
数字相乘:2⋅1=2=2−1−5
二次方程组的解是:u=2−1+5,u=2−1−5
u=sin(2x)代回sin(2x)=2−1+5,sin(2x)=2−1−5
sin(2x)=2−1+5,sin(2x)=2−1−5
sin(2x)=2−1+5,0≤x≤π:x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
sin(2x)=2−1+5,0≤x≤π
使用反三角函数性质
sin(2x)=2−1+5
sin(2x)=2−1+5的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(2−1+5)+2πn,2x=π−arcsin(2−1+5)+2πn
2x=arcsin(2−1+5)+2πn,2x=π−arcsin(2−1+5)+2πn
解 2x=arcsin(2−1+5)+2πn:x=2arcsin(2−1+5)+πn
2x=arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 222x=2arcsin(2−1+5)+22πn
化简x=2arcsin(2−1+5)+πn
x=2arcsin(2−1+5)+πn
解 2x=π−arcsin(2−1+5)+2πn:x=2π−2arcsin(2−1+5)+πn
2x=π−arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(2−1+5)+2πn
两边除以 222x=2π−2arcsin(2−1+5)+22πn
化简x=2π−2arcsin(2−1+5)+πn
x=2π−2arcsin(2−1+5)+πn
x=2arcsin(2−1+5)+πn,x=2π−2arcsin(2−1+5)+πn
在 0≤x≤π范围内的解x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
sin(2x)=2−1−5,0≤x≤π:无解
sin(2x)=2−1−5,0≤x≤π
−1≤sin(x)≤1无解
合并所有解x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
合并所有解x=2π+arcsin(25−1),x=2−arcsin(25−1)+2π,x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
将解代入原方程进行验证
将它们代入 tan(2x)=cos(2x)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2π+arcsin(25−1)的解:假
2π+arcsin(25−1)
代入 n=12π+arcsin(25−1)
对于 tan(2x)=cos(2x)代入x=2π+arcsin(25−1)tan2⋅2π+arcsin(25−1)=cos2⋅2π+arcsin(25−1)
整理后得0.78615…=−0.78615…
⇒假
检验 2−arcsin(25−1)+2π的解:假
2−arcsin(25−1)+2π
代入 n=12−arcsin(25−1)+2π
对于 tan(2x)=cos(2x)代入x=2−arcsin(25−1)+2πtan2⋅2−arcsin(25−1)+2π=cos2⋅2−arcsin(25−1)+2π
整理后得−0.78615…=0.78615…
⇒假
检验 2arcsin(25−1)的解:真
2arcsin(25−1)
代入 n=12arcsin(25−1)
对于 tan(2x)=cos(2x)代入x=2arcsin(25−1)tan2⋅2arcsin(25−1)=cos2⋅2arcsin(25−1)
整理后得0.78615…=0.78615…
⇒真
检验 2π−arcsin(25−1)的解:真
2π−arcsin(25−1)
代入 n=12π−arcsin(25−1)
对于 tan(2x)=cos(2x)代入x=2π−arcsin(25−1)tan2⋅2π−arcsin(25−1)=cos2⋅2π−arcsin(25−1)
整理后得−0.78615…=−0.78615…
⇒真
x=2arcsin(25−1),x=2π−arcsin(25−1)
以小数形式表示解x=20.66623…,x=2π−0.66623…