解答
cos(x)+cos(3x)=21
解答
x=32π+2πn,x=34π+2πn,x=0.62831…+2πn,x=2π−0.62831…+2πn,x=1.88495…+2πn,x=−1.88495…+2πn
+1
度数
x=120∘+360∘n,x=240∘+360∘n,x=36∘+360∘n,x=324∘+360∘n,x=108∘+360∘n,x=−108∘+360∘n求解步骤
cos(x)+cos(3x)=21
两边减去 21cos(x)+cos(3x)−21=0
化简 cos(x)+cos(3x)−21:22cos(x)+2cos(3x)−1
cos(x)+cos(3x)−21
将项转换为分式: cos(x)=2cos(x)2,cos(3x)=2cos(3x)2=2cos(x)⋅2+2cos(3x)⋅2−21
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=2cos(x)⋅2+cos(3x)⋅2−1
22cos(x)+2cos(3x)−1=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=02cos(x)+2cos(3x)−1=0
使用三角恒等式改写
−1+2cos(3x)+2cos(x)
cos(3x)=4cos3(x)−3cos(x)
cos(3x)
使用三角恒等式改写
cos(3x)
改写为=cos(2x+x)
使用角和恒等式: cos(s+t)=cos(s)cos(t)−sin(s)sin(t)=cos(2x)cos(x)−sin(2x)sin(x)
使用倍角公式: sin(2x)=2sin(x)cos(x)=cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
化简 cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x):cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)=2sin2(x)cos(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+csin(x)sin(x)=sin1+1(x)=2cos(x)sin1+1(x)
数字相加:1+1=2=2cos(x)sin2(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
使用倍角公式: cos(2x)=2cos2(x)−1=(2cos2(x)−1)cos(x)−2sin2(x)cos(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
乘开 (2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x):4cos3(x)−3cos(x)
(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
=cos(x)(2cos2(x)−1)−2cos(x)(1−cos2(x))
乘开 cos(x)(2cos2(x)−1):2cos3(x)−cos(x)
cos(x)(2cos2(x)−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=cos(x),b=2cos2(x),c=1=cos(x)2cos2(x)−cos(x)1
=2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
化简 2cos2(x)cos(x)−1⋅cos(x):2cos3(x)−cos(x)
2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
数字相加:2+1=3=2cos3(x)
1⋅cos(x)=cos(x)
1cos(x)
乘以:1⋅cos(x)=cos(x)=cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
乘开 −2cos(x)(1−cos2(x)):−2cos(x)+2cos3(x)
−2cos(x)(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−2cos(x),b=1,c=cos2(x)=−2cos(x)1−(−2cos(x))cos2(x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
化简 −2⋅1⋅cos(x)+2cos2(x)cos(x):−2cos(x)+2cos3(x)
−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
2⋅1⋅cos(x)=2cos(x)
2⋅1cos(x)
数字相乘:2⋅1=2=2cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
数字相加:2+1=3=2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
化简 2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x):4cos3(x)−3cos(x)
2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
对同类项分组=2cos3(x)+2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
同类项相加:2cos3(x)+2cos3(x)=4cos3(x)=4cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
同类项相加:−cos(x)−2cos(x)=−3cos(x)=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=−1+2(4cos3(x)−3cos(x))+2cos(x)
化简 −1+2(4cos3(x)−3cos(x))+2cos(x):−1+8cos3(x)−4cos(x)
−1+2(4cos3(x)−3cos(x))+2cos(x)
乘开 2(4cos3(x)−3cos(x)):8cos3(x)−6cos(x)
2(4cos3(x)−3cos(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=4cos3(x),c=3cos(x)=2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x)
化简 2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x):8cos3(x)−6cos(x)
2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x)
数字相乘:2⋅4=8=8cos3(x)−2⋅3cos(x)
数字相乘:2⋅3=6=8cos3(x)−6cos(x)
=8cos3(x)−6cos(x)
=−1+8cos3(x)−6cos(x)+2cos(x)
同类项相加:−6cos(x)+2cos(x)=−4cos(x)=−1+8cos3(x)−4cos(x)
=−1+8cos3(x)−4cos(x)
−1−4cos(x)+8cos3(x)=0
用替代法求解
−1−4cos(x)+8cos3(x)=0
令:cos(x)=u−1−4u+8u3=0
−1−4u+8u3=0:u=−21,u=41+5,u=41−5
−1−4u+8u3=0
改写成标准形式 anxn+…+a1x+a0=08u3−4u−1=0
因式分解 8u3−4u−1:(2u+1)(4u2−2u−1)
8u3−4u−1
使用有理根定理
a0=1,an=8
a0的除数:1,an的除数:1,2,4,8
因此,检验以下有理数:±1,2,4,81
−21 是表达式的根,所以因式分解 2u+1
=(2u+1)2u+18u3−4u−12u+18u3−4u−1=4u2−2u−1
2u+18u3−4u−1
对 2u+18u3−4u−1做除法:2u+18u3−4u−1=4u2+2u+1−4u2−4u−1
将分子 8u3−4u−1 与除数 2u+1
的首项系数相除:2u8u3=4u2
商=4u2将 2u+1 乘以 4u2:8u3+4u2将 8u3−4u−1 减去 8u3+4u2 得到新的余数余数=−4u2−4u−1
因此2u+18u3−4u−1=4u2+2u+1−4u2−4u−1
=4u2+2u+1−4u2−4u−1
对 2u+1−4u2−4u−1做除法:2u+1−4u2−4u−1=−2u+2u+1−2u−1
将分子 −4u2−4u−1 与除数 2u+1
的首项系数相除:2u−4u2=−2u
商=−2u将 2u+1 乘以 −2u:−4u2−2u将 −4u2−4u−1 减去 −4u2−2u 得到新的余数余数=−2u−1
因此2u+1−4u2−4u−1=−2u+2u+1−2u−1
=4u2−2u+2u+1−2u−1
对 2u+1−2u−1做除法:2u+1−2u−1=−1
将分子 −2u−1 与除数 2u+1
的首项系数相除:2u−2u=−1
商=−1将 2u+1 乘以 −1:−2u−1将 −2u−1 减去 −2u−1 得到新的余数余数=0
因此2u+1−2u−1=−1
=4u2−2u−1
=(2u+1)(4u2−2u−1)
(2u+1)(4u2−2u−1)=0
使用零因数法则: If ab=0then a=0or b=02u+1=0or4u2−2u−1=0
解 2u+1=0:u=−21
2u+1=0
将 1到右边
2u+1=0
两边减去 12u+1−1=0−1
化简2u=−1
2u=−1
两边除以 2
2u=−1
两边除以 222u=2−1
化简u=−21
u=−21
解 4u2−2u−1=0:u=41+5,u=41−5
4u2−2u−1=0
使用求根公式求解
4u2−2u−1=0
二次方程求根公式:
若 a=4,b=−2,c=−1u1,2=2⋅4−(−2)±(−2)2−4⋅4(−1)
u1,2=2⋅4−(−2)±(−2)2−4⋅4(−1)
(−2)2−4⋅4(−1)=25
(−2)2−4⋅4(−1)
使用法则 −(−a)=a=(−2)2+4⋅4⋅1
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−2)2=22=22+4⋅4⋅1
数字相乘:4⋅4⋅1=16=22+16
22=4=4+16
数字相加:4+16=20=20
20质因数分解:22⋅5
20
20除以 220=10⋅2=2⋅10
10除以 210=5⋅2=2⋅2⋅5
2,5 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅5
=22⋅5
=22⋅5
使用根式运算法则: nab=nanb=522
使用根式运算法则: nan=a22=2=25
u1,2=2⋅4−(−2)±25
将解分隔开u1=2⋅4−(−2)+25,u2=2⋅4−(−2)−25
u=2⋅4−(−2)+25:41+5
2⋅4−(−2)+25
使用法则 −(−a)=a=2⋅42+25
数字相乘:2⋅4=8=82+25
分解 2+25:2(1+5)
2+25
改写为=2⋅1+25
因式分解出通项 2=2(1+5)
=82(1+5)
约分:2=41+5
u=2⋅4−(−2)−25:41−5
2⋅4−(−2)−25
使用法则 −(−a)=a=2⋅42−25
数字相乘:2⋅4=8=82−25
分解 2−25:2(1−5)
2−25
改写为=2⋅1−25
因式分解出通项 2=2(1−5)
=82(1−5)
约分:2=41−5
二次方程组的解是:u=41+5,u=41−5
解为u=−21,u=41+5,u=41−5
u=cos(x)代回cos(x)=−21,cos(x)=41+5,cos(x)=41−5
cos(x)=−21,cos(x)=41+5,cos(x)=41−5
cos(x)=−21:x=32π+2πn,x=34π+2πn
cos(x)=−21
cos(x)=−21的通解
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π4π3π2π32π43π65πcos(x)12322210−21−22−23xπ67π45π34π23π35π47π611πcos(x)−1−23−22−210212223
x=32π+2πn,x=34π+2πn
x=32π+2πn,x=34π+2πn
cos(x)=41+5:x=arccos(41+5)+2πn,x=2π−arccos(41+5)+2πn
cos(x)=41+5
使用反三角函数性质
cos(x)=41+5
cos(x)=41+5的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(41+5)+2πn,x=2π−arccos(41+5)+2πn
x=arccos(41+5)+2πn,x=2π−arccos(41+5)+2πn
cos(x)=41−5:x=arccos(41−5)+2πn,x=−arccos(41−5)+2πn
cos(x)=41−5
使用反三角函数性质
cos(x)=41−5
cos(x)=41−5的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(41−5)+2πn,x=−arccos(41−5)+2πn
x=arccos(41−5)+2πn,x=−arccos(41−5)+2πn
合并所有解x=32π+2πn,x=34π+2πn,x=arccos(41+5)+2πn,x=2π−arccos(41+5)+2πn,x=arccos(41−5)+2πn,x=−arccos(41−5)+2πn
以小数形式表示解x=32π+2πn,x=34π+2πn,x=0.62831…+2πn,x=2π−0.62831…+2πn,x=1.88495…+2πn,x=−1.88495…+2πn