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Beliebt Trigonometrie >

tan^2(x)sec(x)-1=0

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Lösung

tan2(x)sec(x)−1=0

Lösung

x=0.71532…+2πn,x=2π−0.71532…+2πn
+1
Grad
x=40.98531…∘+360∘n,x=319.01468…∘+360∘n
Schritte zur Lösung
tan2(x)sec(x)−1=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1+sec(x)tan2(x)
Verwende die Pythagoreische Identität: tan2(x)+1=sec2(x)tan2(x)=sec2(x)−1=−1+sec(x)(sec2(x)−1)
−1+(−1+sec2(x))sec(x)=0
Löse mit Substitution
−1+(−1+sec2(x))sec(x)=0
Angenommen: sec(x)=u−1+(−1+u2)u=0
−1+(−1+u2)u=0:u≈1.32471…
−1+(−1+u2)u=0
Schreibe −1+(−1+u2)uum:−1−u+u3
−1+(−1+u2)u
=−1+u(−1+u2)
Multipliziere aus u(−1+u2):−u+u3
u(−1+u2)
Wende das Distributivgesetz an: a(b+c)=ab+aca=u,b=−1,c=u2=u(−1)+uu2
Wende Minus-Plus Regeln an+(−a)=−a=−1⋅u+u2u
Vereinfache −1⋅u+u2u:−u+u3
−1⋅u+u2u
1⋅u=u
1⋅u
Multipliziere: 1⋅u=u=u
u2u=u3
u2u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=u2+1
Addiere die Zahlen: 2+1=3=u3
=−u+u3
=−u+u3
=−1−u+u3
−1−u+u3=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=0u3−u−1=0
Bestimme eine Lösung für u3−u−1=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈1.32471…
u3−u−1=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=u3−u−1
Finde f′(u):3u2−1
dud​(u3−u−1)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)−dudu​−dud​(1)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
Vereinfache=3u2
dudu​=1
dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1
dud​(1)=0
dud​(1)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=3u2−1−0
Vereinfache=3u2−1
Angenommen u0​=1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=1.5:Δu1​=0.5
f(u0​)=13−1−1=−1f′(u0​)=3⋅12−1=2u1​=1.5
Δu1​=∣1.5−1∣=0.5Δu1​=0.5
u2​=1.34782…:Δu2​=0.15217…
f(u1​)=1.53−1.5−1=0.875f′(u1​)=3⋅1.52−1=5.75u2​=1.34782…
Δu2​=∣1.34782…−1.5∣=0.15217…Δu2​=0.15217…
u3​=1.32520…:Δu3​=0.02262…
f(u2​)=1.34782…3−1.34782…−1=0.10068…f′(u2​)=3⋅1.34782…2−1=4.44990…u3​=1.32520…
Δu3​=∣1.32520…−1.34782…∣=0.02262…Δu3​=0.02262…
u4​=1.32471…:Δu4​=0.00048…
f(u3​)=1.32520…3−1.32520…−1=0.00205…f′(u3​)=3⋅1.32520…2−1=4.26846…u4​=1.32471…
Δu4​=∣1.32471…−1.32520…∣=0.00048…Δu4​=0.00048…
u5​=1.32471…:Δu5​=2.16754E−7
f(u4​)=1.32471…3−1.32471…−1=9.24378E−7f′(u4​)=3⋅1.32471…2−1=4.26463…u5​=1.32471…
Δu5​=∣1.32471…−1.32471…∣=2.16754E−7Δu5​=2.16754E−7
u≈1.32471…
Wende die schriftliche Division an:u−1.32471…u3−u−1​=u2+1.32471…u+0.75487…
u2+1.32471…u+0.75487…≈0
Bestimme eine Lösung für u2+1.32471…u+0.75487…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:Keine Lösung für u∈R
u2+1.32471…u+0.75487…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=u2+1.32471…u+0.75487…
Finde f′(u):2u+1.32471…
dud​(u2+1.32471…u+0.75487…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)+dud​(1.32471…u)+dud​(0.75487…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Vereinfache=2u
dud​(1.32471…u)=1.32471…
dud​(1.32471…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=1.32471…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1.32471…⋅1
Vereinfache=1.32471…
dud​(0.75487…)=0
dud​(0.75487…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=2u+1.32471…+0
Vereinfache=2u+1.32471…
Angenommen u0​=−1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=−0.36299…:Δu1​=0.63700…
f(u0​)=(−1)2+1.32471…(−1)+0.75487…=0.43015…f′(u0​)=2(−1)+1.32471…=−0.67528…u1​=−0.36299…
Δu1​=∣−0.36299…−(−1)∣=0.63700…Δu1​=0.63700…
u2​=−1.04072…:Δu2​=0.67772…
f(u1​)=(−0.36299…)2+1.32471…(−0.36299…)+0.75487…=0.40577…f′(u1​)=2(−0.36299…)+1.32471…=0.59873…u2​=−1.04072…
Δu2​=∣−1.04072…−(−0.36299…)∣=0.67772…Δu2​=0.67772…
u3​=−0.43374…:Δu3​=0.60697…
f(u2​)=(−1.04072…)2+1.32471…(−1.04072…)+0.75487…=0.45931…f′(u2​)=2(−1.04072…)+1.32471…=−0.75672…u3​=−0.43374…
Δu3​=∣−0.43374…−(−1.04072…)∣=0.60697…Δu3​=0.60697…
u4​=−1.23950…:Δu4​=0.80576…
f(u3​)=(−0.43374…)2+1.32471…(−0.43374…)+0.75487…=0.36842…f′(u3​)=2(−0.43374…)+1.32471…=0.45723…u4​=−1.23950…
Δu4​=∣−1.23950…−(−0.43374…)∣=0.80576…Δu4​=0.80576…
u5​=−0.67703…:Δu5​=0.56247…
f(u4​)=(−1.23950…)2+1.32471…(−1.23950…)+0.75487…=0.64925…f′(u4​)=2(−1.23950…)+1.32471…=−1.15429…u5​=−0.67703…
Δu5​=∣−0.67703…−(−1.23950…)∣=0.56247…Δu5​=0.56247…
u6​=10.09982…:Δu6​=10.77686…
f(u5​)=(−0.67703…)2+1.32471…(−0.67703…)+0.75487…=0.31637…f′(u5​)=2(−0.67703…)+1.32471…=−0.02935…u6​=10.09982…
Δu6​=∣10.09982…−(−0.67703…)∣=10.77686…Δu6​=10.77686…
u7​=4.70404…:Δu7​=5.39578…
f(u6​)=10.09982…2+1.32471…⋅10.09982…+0.75487…=116.14080…f′(u6​)=2⋅10.09982…+1.32471…=21.52437…u7​=4.70404…
Δu7​=∣4.70404…−10.09982…∣=5.39578…Δu7​=5.39578…
u8​=1.99138…:Δu8​=2.71265…
f(u7​)=4.70404…2+1.32471…⋅4.70404…+0.75487…=29.11445…f′(u7​)=2⋅4.70404…+1.32471…=10.73280…u8​=1.99138…
Δu8​=∣1.99138…−4.70404…∣=2.71265…Δu8​=2.71265…
u9​=0.60494…:Δu9​=1.38644…
f(u8​)=1.99138…2+1.32471…⋅1.99138…+0.75487…=7.35852…f′(u8​)=2⋅1.99138…+1.32471…=5.30749…u9​=0.60494…
Δu9​=∣0.60494…−1.99138…∣=1.38644…Δu9​=1.38644…
u10​=−0.15344…:Δu10​=0.75838…
f(u9​)=0.60494…2+1.32471…⋅0.60494…+0.75487…=1.92221…f′(u9​)=2⋅0.60494…+1.32471…=2.53460…u10​=−0.15344…
Δu10​=∣−0.15344…−0.60494…∣=0.75838…Δu10​=0.75838…
u11​=−0.71852…:Δu11​=0.56507…
f(u10​)=(−0.15344…)2+1.32471…(−0.15344…)+0.75487…=0.57515…f′(u10​)=2(−0.15344…)+1.32471…=1.01783…u11​=−0.71852…
Δu11​=∣−0.71852…−(−0.15344…)∣=0.56507…Δu11​=0.56507…
u12​=2.12427…:Δu12​=2.84279…
f(u11​)=(−0.71852…)2+1.32471…(−0.71852…)+0.75487…=0.31931…f′(u11​)=2(−0.71852…)+1.32471…=−0.11232…u12​=2.12427…
Δu12​=∣2.12427…−(−0.71852…)∣=2.84279…Δu12​=2.84279…
Kann keine Lösung finden
Deshalb ist die Lösungu≈1.32471…
Setze in u=sec(x)einsec(x)≈1.32471…
sec(x)≈1.32471…
sec(x)=1.32471…:x=arcsec(1.32471…)+2πn,x=2π−arcsec(1.32471…)+2πn
sec(x)=1.32471…
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
sec(x)=1.32471…
Allgemeine Lösung für sec(x)=1.32471…sec(x)=a⇒x=arcsec(a)+2πn,x=2π−arcsec(a)+2πnx=arcsec(1.32471…)+2πn,x=2π−arcsec(1.32471…)+2πn
x=arcsec(1.32471…)+2πn,x=2π−arcsec(1.32471…)+2πn
Kombiniere alle Lösungenx=arcsec(1.32471…)+2πn,x=2π−arcsec(1.32471…)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=0.71532…+2πn,x=2π−0.71532…+2πn

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sin^2(x)+cos^4(x)=2sin2(x)+cos4(x)=2(1+sin^2(x))=(4cos(x))^2(1+sin2(x))=(4cos(x))2cos(x)=53cos(x)=53sin^2(a)=(1-cos(a))/2sin2(a)=21−cos(a)​cos(x)=(-11)/(12)cos(x)=12−11​
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