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cos^2(x)+2cos(x)=sin^2(x/2)-2

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解答

cos2(x)+2cos(x)=sin2(2x​)−2

解答

x=π+2πn
+1
度数
x=180∘+360∘n
求解步骤
cos2(x)+2cos(x)=sin2(2x​)−2
两边减去 sin2(2x​)−2cos2(x)+2cos(x)−sin2(2x​)+2=0
使用三角恒等式改写
2+cos2(x)−sin2(2x​)+2cos(x)
利用以下特性:sin2(θ)=21−cos(2θ)​
使用倍角公式cos(2θ)=1−2sin2(θ)
交换两边2sin2(θ)−1=−cos(2θ)
两边加上 12sin2(θ)=1−cos(2θ)
两边除以 2sin2(θ)=21−cos(2θ)​
=2+cos2(x)−21−cos(2⋅2x​)​+2cos(x)
化简 2+cos2(x)−21−cos(2⋅2x​)​+2cos(x):25cos(x)+2cos2(x)−1​+2
2+cos2(x)−21−cos(2⋅2x​)​+2cos(x)
乘 2⋅2x​:x
2⋅2x​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=2x⋅2​
约分:2=x
=2+cos2(x)−2−cos(x)+1​+2cos(x)
合并分式 −2−cos(x)+1​+cos2(x)+2cos(x):25cos(x)+2cos2(x)−1​
−2−cos(x)+1​+cos2(x)+2cos(x)
将项转换为分式: cos2(x)=2cos2(x)2​,2cos(x)=22cos(x)2​=−21−cos(x)​+2cos2(x)⋅2​+22cos(x)⋅2​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=2−(1−cos(x))+cos2(x)⋅2+2cos(x)⋅2​
数字相乘:2⋅2=4=2−(−cos(x)+1)+2cos2(x)+4cos(x)​
乘开 −(1−cos(x))+cos2(x)⋅2+4cos(x):5cos(x)+2cos2(x)−1
−(1−cos(x))+cos2(x)⋅2+4cos(x)
=−(1−cos(x))+2cos2(x)+4cos(x)
−(1−cos(x)):−1+cos(x)
−(1−cos(x))
打开括号=−(1)−(−cos(x))
使用加减运算法则−(−a)=a,−(a)=−a=−1+cos(x)
=−1+cos(x)+cos2(x)⋅2+4cos(x)
化简 −1+cos(x)+cos2(x)⋅2+4cos(x):5cos(x)+2cos2(x)−1
−1+cos(x)+cos2(x)⋅2+4cos(x)
对同类项分组=cos(x)+2cos2(x)+4cos(x)−1
同类项相加:cos(x)+4cos(x)=5cos(x)=5cos(x)+2cos2(x)−1
=5cos(x)+2cos2(x)−1
=25cos(x)+2cos2(x)−1​
=22cos2(x)+5cos(x)−1​+2
=25cos(x)+2cos2(x)−1​+2
2+2−1+2cos2(x)+5cos(x)​=0
用替代法求解
2+2−1+2cos2(x)+5cos(x)​=0
令:cos(x)=u2+2−1+2u2+5u​=0
2+2−1+2u2+5u​=0:u=−1,u=−23​
2+2−1+2u2+5u​=0
在两边乘以 2
2+2−1+2u2+5u​=0
在两边乘以 22⋅2+2−1+2u2+5u​⋅2=0⋅2
化简4−1+2u2+5u=0
4−1+2u2+5u=0
2u2+5u+3=0
使用求根公式求解
2u2+5u+3=0
二次方程求根公式:
若 a=2,b=5,c=3u1,2​=2⋅2−5±52−4⋅2⋅3​​
u1,2​=2⋅2−5±52−4⋅2⋅3​​
52−4⋅2⋅3​=1
52−4⋅2⋅3​
数字相乘:4⋅2⋅3=24=52−24​
52=25=25−24​
数字相减:25−24=1=1​
使用法则 1​=1=1
u1,2​=2⋅2−5±1​
将解分隔开u1​=2⋅2−5+1​,u2​=2⋅2−5−1​
u=2⋅2−5+1​:−1
2⋅2−5+1​
数字相加/相减:−5+1=−4=2⋅2−4​
数字相乘:2⋅2=4=4−4​
使用分式法则: b−a​=−ba​=−44​
使用法则 aa​=1=−1
u=2⋅2−5−1​:−23​
2⋅2−5−1​
数字相减:−5−1=−6=2⋅2−6​
数字相乘:2⋅2=4=4−6​
使用分式法则: b−a​=−ba​=−46​
约分:2=−23​
二次方程组的解是:u=−1,u=−23​
u=cos(x)代回cos(x)=−1,cos(x)=−23​
cos(x)=−1,cos(x)=−23​
cos(x)=−1:x=π+2πn
cos(x)=−1
cos(x)=−1的通解
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
cos(x)=−23​:无解
cos(x)=−23​
−1≤cos(x)≤1无解
合并所有解x=π+2πn

作图

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流行的例子

2cos^2(x)-4cos(x)+2=02cos2(x)−4cos(x)+2=0cos^2(x)-sin^2(x)=1-2sin(x)cos2(x)−sin2(x)=1−2sin(x)cos(x)=-0.34cos(x)=−0.342sin^2(x)=3sin(x)-12sin2(x)=3sin(x)−12cos(x)sin(x)-sin(x)=02cos(x)sin(x)−sin(x)=0
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