解答
8sin(x)=41−40cos(x)
解答
x=1.94286…+2πn,x=0.15153…+2πn
+1
度数
x=111.31781…∘+360∘n,x=8.68218…∘+360∘n求解步骤
8sin(x)=41−40cos(x)
两边进行平方(8sin(x))2=(41−40cos(x))2
两边减去 41−40cos(x)264sin2(x)−41+40cos(x)=0
使用三角恒等式改写
−41+40cos(x)+64sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−41+40cos(x)+64(1−cos2(x))
化简 −41+40cos(x)+64(1−cos2(x)):40cos(x)−64cos2(x)+23
−41+40cos(x)+64(1−cos2(x))
乘开 64(1−cos2(x)):64−64cos2(x)
64(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=64,b=1,c=cos2(x)=64⋅1−64cos2(x)
数字相乘:64⋅1=64=64−64cos2(x)
=−41+40cos(x)+64−64cos2(x)
化简 −41+40cos(x)+64−64cos2(x):40cos(x)−64cos2(x)+23
−41+40cos(x)+64−64cos2(x)
对同类项分组=40cos(x)−64cos2(x)−41+64
数字相加/相减:−41+64=23=40cos(x)−64cos2(x)+23
=40cos(x)−64cos2(x)+23
=40cos(x)−64cos2(x)+23
23+40cos(x)−64cos2(x)=0
用替代法求解
23+40cos(x)−64cos2(x)=0
令:cos(x)=u23+40u−64u2=0
23+40u−64u2=0:u=−16−5+313,u=165+313
23+40u−64u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−64u2+40u+23=0
使用求根公式求解
−64u2+40u+23=0
二次方程求根公式:
若 a=−64,b=40,c=23u1,2=2(−64)−40±402−4(−64)⋅23
u1,2=2(−64)−40±402−4(−64)⋅23
402−4(−64)⋅23=2413
402−4(−64)⋅23
使用法则 −(−a)=a=402+4⋅64⋅23
数字相乘:4⋅64⋅23=5888=402+5888
402=1600=1600+5888
数字相加:1600+5888=7488=7488
7488质因数分解:26⋅32⋅13
7488
7488除以 27488=3744⋅2=2⋅3744
3744除以 23744=1872⋅2=2⋅2⋅1872
1872除以 21872=936⋅2=2⋅2⋅2⋅936
936除以 2936=468⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅468
468除以 2468=234⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅234
234除以 2234=117⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅117
117除以 3117=39⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅39
39除以 339=13⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅13
2,3,13 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅13
=26⋅32⋅13
=26⋅32⋅13
使用根式运算法则: nab=nanb=132632
使用根式运算法则: nam=anm26=226=23=231332
使用根式运算法则: nan=a32=3=23⋅313
整理后得=2413
u1,2=2(−64)−40±2413
将解分隔开u1=2(−64)−40+2413,u2=2(−64)−40−2413
u=2(−64)−40+2413:−16−5+313
2(−64)−40+2413
去除括号: (−a)=−a=−2⋅64−40+2413
数字相乘:2⋅64=128=−128−40+2413
使用分式法则: −ba=−ba=−128−40+2413
消掉 128−40+2413:16313−5
128−40+2413
分解 −40+2413:8(−5+313)
−40+2413
改写为=−8⋅5+8⋅313
因式分解出通项 8=8(−5+313)
=1288(−5+313)
约分:8=16−5+313
=−16313−5
=−16−5+313
u=2(−64)−40−2413:165+313
2(−64)−40−2413
去除括号: (−a)=−a=−2⋅64−40−2413
数字相乘:2⋅64=128=−128−40−2413
使用分式法则: −b−a=ba−40−2413=−(40+2413)=12840+2413
分解 40+2413:8(5+313)
40+2413
改写为=8⋅5+8⋅313
因式分解出通项 8=8(5+313)
=1288(5+313)
约分:8=165+313
二次方程组的解是:u=−16−5+313,u=165+313
u=cos(x)代回cos(x)=−16−5+313,cos(x)=165+313
cos(x)=−16−5+313,cos(x)=165+313
cos(x)=−16−5+313:x=arccos(−16−5+313)+2πn,x=−arccos(−16−5+313)+2πn
cos(x)=−16−5+313
使用反三角函数性质
cos(x)=−16−5+313
cos(x)=−16−5+313的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−16−5+313)+2πn,x=−arccos(−16−5+313)+2πn
x=arccos(−16−5+313)+2πn,x=−arccos(−16−5+313)+2πn
cos(x)=165+313:x=arccos(165+313)+2πn,x=2π−arccos(165+313)+2πn
cos(x)=165+313
使用反三角函数性质
cos(x)=165+313
cos(x)=165+313的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(165+313)+2πn,x=2π−arccos(165+313)+2πn
x=arccos(165+313)+2πn,x=2π−arccos(165+313)+2πn
合并所有解x=arccos(−16−5+313)+2πn,x=−arccos(−16−5+313)+2πn,x=arccos(165+313)+2πn,x=2π−arccos(165+313)+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 8sin(x)=41−40cos(x)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(−16−5+313)+2πn的解:真
arccos(−16−5+313)+2πn
代入 n=1arccos(−16−5+313)+2π1
对于 8sin(x)=41−40cos(x)代入x=arccos(−16−5+313)+2π18sin(arccos(−16−5+313)+2π1)=41−40cos(arccos(−16−5+313)+2π1)
整理后得7.45262…=7.45262…
⇒真
检验 −arccos(−16−5+313)+2πn的解:假
−arccos(−16−5+313)+2πn
代入 n=1−arccos(−16−5+313)+2π1
对于 8sin(x)=41−40cos(x)代入x=−arccos(−16−5+313)+2π18sin(−arccos(−16−5+313)+2π1)=41−40cos(−arccos(−16−5+313)+2π1)
整理后得−7.45262…=7.45262…
⇒假
检验 arccos(165+313)+2πn的解:真
arccos(165+313)+2πn
代入 n=1arccos(165+313)+2π1
对于 8sin(x)=41−40cos(x)代入x=arccos(165+313)+2π18sin(arccos(165+313)+2π1)=41−40cos(arccos(165+313)+2π1)
整理后得1.20762…=1.20762…
⇒真
检验 2π−arccos(165+313)+2πn的解:假
2π−arccos(165+313)+2πn
代入 n=12π−arccos(165+313)+2π1
对于 8sin(x)=41−40cos(x)代入x=2π−arccos(165+313)+2π18sin(2π−arccos(165+313)+2π1)=41−40cos(2π−arccos(165+313)+2π1)
整理后得−1.20762…=1.20762…
⇒假
x=arccos(−16−5+313)+2πn,x=arccos(165+313)+2πn
以小数形式表示解x=1.94286…+2πn,x=0.15153…+2πn