解答
2sin(x)+5cos(x)=4
解答
x=1.11408…+2πn,x=2π−0.35307…+2πn
+1
度数
x=63.83252…∘+360∘n,x=339.77029…∘+360∘n求解步骤
2sin(x)+5cos(x)=4
两边减去 5cos(x)2sin(x)=4−5cos(x)
两边进行平方(2sin(x))2=(4−5cos(x))2
两边减去 (4−5cos(x))24sin2(x)−16+40cos(x)−25cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
−16−25cos2(x)+40cos(x)+4sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−16−25cos2(x)+40cos(x)+4(1−cos2(x))
化简 −16−25cos2(x)+40cos(x)+4(1−cos2(x)):40cos(x)−29cos2(x)−12
−16−25cos2(x)+40cos(x)+4(1−cos2(x))
乘开 4(1−cos2(x)):4−4cos2(x)
4(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=4,b=1,c=cos2(x)=4⋅1−4cos2(x)
数字相乘:4⋅1=4=4−4cos2(x)
=−16−25cos2(x)+40cos(x)+4−4cos2(x)
化简 −16−25cos2(x)+40cos(x)+4−4cos2(x):40cos(x)−29cos2(x)−12
−16−25cos2(x)+40cos(x)+4−4cos2(x)
对同类项分组=−25cos2(x)+40cos(x)−4cos2(x)−16+4
同类项相加:−25cos2(x)−4cos2(x)=−29cos2(x)=−29cos2(x)+40cos(x)−16+4
数字相加/相减:−16+4=−12=40cos(x)−29cos2(x)−12
=40cos(x)−29cos2(x)−12
=40cos(x)−29cos2(x)−12
−12−29cos2(x)+40cos(x)=0
用替代法求解
−12−29cos2(x)+40cos(x)=0
令:cos(x)=u−12−29u2+40u=0
−12−29u2+40u=0:u=292(10−13),u=292(10+13)
−12−29u2+40u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−29u2+40u−12=0
使用求根公式求解
−29u2+40u−12=0
二次方程求根公式:
若 a=−29,b=40,c=−12u1,2=2(−29)−40±402−4(−29)(−12)
u1,2=2(−29)−40±402−4(−29)(−12)
402−4(−29)(−12)=413
402−4(−29)(−12)
使用法则 −(−a)=a=402−4⋅29⋅12
数字相乘:4⋅29⋅12=1392=402−1392
402=1600=1600−1392
数字相减:1600−1392=208=208
208质因数分解:24⋅13
208
208除以 2208=104⋅2=2⋅104
104除以 2104=52⋅2=2⋅2⋅52
52除以 252=26⋅2=2⋅2⋅2⋅26
26除以 226=13⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅13
2,13 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅13
=24⋅13
=24⋅13
使用根式运算法则: nab=nanb=1324
使用根式运算法则: nam=anm24=224=22=2213
整理后得=413
u1,2=2(−29)−40±413
将解分隔开u1=2(−29)−40+413,u2=2(−29)−40−413
u=2(−29)−40+413:292(10−13)
2(−29)−40+413
去除括号: (−a)=−a=−2⋅29−40+413
数字相乘:2⋅29=58=−58−40+413
使用分式法则: −b−a=ba−40+413=−(40−413)=5840−413
分解 40−413:4(10−13)
40−413
改写为=4⋅10−413
因式分解出通项 4=4(10−13)
=584(10−13)
约分:2=292(10−13)
u=2(−29)−40−413:292(10+13)
2(−29)−40−413
去除括号: (−a)=−a=−2⋅29−40−413
数字相乘:2⋅29=58=−58−40−413
使用分式法则: −b−a=ba−40−413=−(40+413)=5840+413
分解 40+413:4(10+13)
40+413
改写为=4⋅10+413
因式分解出通项 4=4(10+13)
=584(10+13)
约分:2=292(10+13)
二次方程组的解是:u=292(10−13),u=292(10+13)
u=cos(x)代回cos(x)=292(10−13),cos(x)=292(10+13)
cos(x)=292(10−13),cos(x)=292(10+13)
cos(x)=292(10−13):x=arccos(292(10−13))+2πn,x=2π−arccos(292(10−13))+2πn
cos(x)=292(10−13)
使用反三角函数性质
cos(x)=292(10−13)
cos(x)=292(10−13)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(292(10−13))+2πn,x=2π−arccos(292(10−13))+2πn
x=arccos(292(10−13))+2πn,x=2π−arccos(292(10−13))+2πn
cos(x)=292(10+13):x=arccos(292(10+13))+2πn,x=2π−arccos(292(10+13))+2πn
cos(x)=292(10+13)
使用反三角函数性质
cos(x)=292(10+13)
cos(x)=292(10+13)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(292(10+13))+2πn,x=2π−arccos(292(10+13))+2πn
x=arccos(292(10+13))+2πn,x=2π−arccos(292(10+13))+2πn
合并所有解x=arccos(292(10−13))+2πn,x=2π−arccos(292(10−13))+2πn,x=arccos(292(10+13))+2πn,x=2π−arccos(292(10+13))+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 2sin(x)+5cos(x)=4检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(292(10−13))+2πn的解:真
arccos(292(10−13))+2πn
代入 n=1arccos(292(10−13))+2π1
对于 2sin(x)+5cos(x)=4代入x=arccos(292(10−13))+2π12sin(arccos(292(10−13))+2π1)+5cos(arccos(292(10−13))+2π1)=4
整理后得4=4
⇒真
检验 2π−arccos(292(10−13))+2πn的解:假
2π−arccos(292(10−13))+2πn
代入 n=12π−arccos(292(10−13))+2π1
对于 2sin(x)+5cos(x)=4代入x=2π−arccos(292(10−13))+2π12sin(2π−arccos(292(10−13))+2π1)+5cos(2π−arccos(292(10−13))+2π1)=4
整理后得0.40996…=4
⇒假
检验 arccos(292(10+13))+2πn的解:假
arccos(292(10+13))+2πn
代入 n=1arccos(292(10+13))+2π1
对于 2sin(x)+5cos(x)=4代入x=arccos(292(10+13))+2π12sin(arccos(292(10+13))+2π1)+5cos(arccos(292(10+13))+2π1)=4
整理后得5.38313…=4
⇒假
检验 2π−arccos(292(10+13))+2πn的解:真
2π−arccos(292(10+13))+2πn
代入 n=12π−arccos(292(10+13))+2π1
对于 2sin(x)+5cos(x)=4代入x=2π−arccos(292(10+13))+2π12sin(2π−arccos(292(10+13))+2π1)+5cos(2π−arccos(292(10+13))+2π1)=4
整理后得4=4
⇒真
x=arccos(292(10−13))+2πn,x=2π−arccos(292(10+13))+2πn
以小数形式表示解x=1.11408…+2πn,x=2π−0.35307…+2πn