解答
cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)
解答
x=20.72972…+πn,x=2π−20.72972…+πn
+1
度数
x=20.90515…∘+180∘n,x=69.09484…∘+180∘n求解步骤
cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)
两边减去 3cos(2x)cos(2x)1+tan(2x)−3cos(2x)=0
化简 cos(2x)1+tan(2x)−3cos(2x):cos(2x)1+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)
cos(2x)1+tan(2x)−3cos(2x)
将项转换为分式: tan(2x)=cos(2x)tan(2x)cos(2x),3cos(2x)=cos(2x)3cos(2x)cos(2x)=cos(2x)1+cos(2x)tan(2x)cos(2x)−cos(2x)3cos(2x)cos(2x)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(2x)1+tan(2x)cos(2x)−3cos(2x)cos(2x)
1+tan(2x)cos(2x)−3cos(2x)cos(2x)=1+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)
1+tan(2x)cos(2x)−3cos(2x)cos(2x)
3cos(2x)cos(2x)=3cos2(2x)
3cos(2x)cos(2x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos(2x)cos(2x)=cos1+1(2x)=3cos1+1(2x)
数字相加:1+1=2=3cos2(2x)
=1+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)
=cos(2x)1+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)
cos(2x)1+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=01+tan(2x)cos(2x)−3cos2(2x)=0
用 sin, cos 表示1+cos(2x)sin(2x)cos(2x)−3cos2(2x)=0
化简 1+cos(2x)sin(2x)cos(2x)−3cos2(2x):1+sin(2x)−3cos2(2x)
1+cos(2x)sin(2x)cos(2x)−3cos2(2x)
cos(2x)sin(2x)cos(2x)=sin(2x)
cos(2x)sin(2x)cos(2x)
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)sin(2x)cos(2x)
约分:cos(2x)=sin(2x)
=1+sin(2x)−3cos2(2x)
1+sin(2x)−3cos2(2x)=0
两边加上 3cos2(2x)1+sin(2x)=3cos2(2x)
两边进行平方(1+sin(2x))2=(3cos2(2x))2
两边减去 (3cos2(2x))2(1+sin(2x))2−9cos4(2x)=0
分解 (1+sin(2x))2−9cos4(2x):(1+sin(2x)+3cos2(2x))(1+sin(2x)−3cos2(2x))
(1+sin(2x))2−9cos4(2x)
将 (1+sin(2x))2−9cos4(2x) 改写为 (1+sin(2x))2−(3cos2(2x))2
(1+sin(2x))2−9cos4(2x)
将 9 改写为 32=(1+sin(2x))2−32cos4(2x)
使用指数法则: abc=(ab)ccos4(2x)=(cos2(2x))2=(1+sin(2x))2−32(cos2(2x))2
使用指数法则: ambm=(ab)m32(cos2(2x))2=(3cos2(2x))2=(1+sin(2x))2−(3cos2(2x))2
=(1+sin(2x))2−(3cos2(2x))2
使用平方差公式: x2−y2=(x+y)(x−y)(1+sin(2x))2−(3cos2(2x))2=((1+sin(2x))+3cos2(2x))((1+sin(2x))−3cos2(2x))=((1+sin(2x))+3cos2(2x))((1+sin(2x))−3cos2(2x))
整理后得=(3cos2(2x)+sin(2x)+1)(sin(2x)−3cos2(2x)+1)
(1+sin(2x)+3cos2(2x))(1+sin(2x)−3cos2(2x))=0
分别求解每个部分1+sin(2x)+3cos2(2x)=0or1+sin(2x)−3cos2(2x)=0
1+sin(2x)+3cos2(2x)=0:x=43π+πn
1+sin(2x)+3cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
1+sin(2x)+3cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=1+sin(2x)+3(1−sin2(2x))
化简 1+sin(2x)+3(1−sin2(2x)):sin(2x)−3sin2(2x)+4
1+sin(2x)+3(1−sin2(2x))
乘开 3(1−sin2(2x)):3−3sin2(2x)
3(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=3,b=1,c=sin2(2x)=3⋅1−3sin2(2x)
数字相乘:3⋅1=3=3−3sin2(2x)
=1+sin(2x)+3−3sin2(2x)
化简 1+sin(2x)+3−3sin2(2x):sin(2x)−3sin2(2x)+4
1+sin(2x)+3−3sin2(2x)
对同类项分组=sin(2x)−3sin2(2x)+1+3
数字相加:1+3=4=sin(2x)−3sin2(2x)+4
=sin(2x)−3sin2(2x)+4
=sin(2x)−3sin2(2x)+4
4+sin(2x)−3sin2(2x)=0
用替代法求解
4+sin(2x)−3sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u4+u−3u2=0
4+u−3u2=0:u=−1,u=34
4+u−3u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−3u2+u+4=0
使用求根公式求解
−3u2+u+4=0
二次方程求根公式:
若 a=−3,b=1,c=4u1,2=2(−3)−1±12−4(−3)⋅4
u1,2=2(−3)−1±12−4(−3)⋅4
12−4(−3)⋅4=7
12−4(−3)⋅4
使用法则 1a=112=1=1−4(−3)⋅4
使用法则 −(−a)=a=1+4⋅3⋅4
数字相乘:4⋅3⋅4=48=1+48
数字相加:1+48=49=49
因式分解数字: 49=72=72
使用根式运算法则: nan=a72=7=7
u1,2=2(−3)−1±7
将解分隔开u1=2(−3)−1+7,u2=2(−3)−1−7
u=2(−3)−1+7:−1
2(−3)−1+7
去除括号: (−a)=−a=−2⋅3−1+7
数字相加/相减:−1+7=6=−2⋅36
数字相乘:2⋅3=6=−66
使用分式法则: −ba=−ba=−66
使用法则 aa=1=−1
u=2(−3)−1−7:34
2(−3)−1−7
去除括号: (−a)=−a=−2⋅3−1−7
数字相减:−1−7=−8=−2⋅3−8
数字相乘:2⋅3=6=−6−8
使用分式法则: −b−a=ba=68
约分:2=34
二次方程组的解是:u=−1,u=34
u=sin(2x)代回sin(2x)=−1,sin(2x)=34
sin(2x)=−1,sin(2x)=34
sin(2x)=−1:x=43π+πn
sin(2x)=−1
sin(2x)=−1的通解
sin(x) 周期表(周期为 2πn"):
x06π4π3π2π32π43π65πsin(x)02122231232221xπ67π45π34π23π35π47π611πsin(x)0−21−22−23−1−23−22−21
2x=23π+2πn
2x=23π+2πn
解 2x=23π+2πn:x=43π+πn
2x=23π+2πn
两边除以 2
2x=23π+2πn
两边除以 222x=223π+22πn
化简
22x=223π+22πn
化简 22x:x
22x
数字相除:22=1=x
化简 223π+22πn:43π+πn
223π+22πn
223π=43π
223π
使用分式法则: acb=c⋅ab=2⋅23π
数字相乘:2⋅2=4=43π
22πn=πn
22πn
数字相除:22=1=πn
=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
sin(2x)=34:无解
sin(2x)=34
−1≤sin(x)≤1无解
合并所有解x=43π+πn
1+sin(2x)−3cos2(2x)=0:x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn,x=43π+πn
1+sin(2x)−3cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
1+sin(2x)−3cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=1+sin(2x)−3(1−sin2(2x))
化简 1+sin(2x)−3(1−sin2(2x)):3sin2(2x)+sin(2x)−2
1+sin(2x)−3(1−sin2(2x))
乘开 −3(1−sin2(2x)):−3+3sin2(2x)
−3(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−3,b=1,c=sin2(2x)=−3⋅1−(−3)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−3⋅1+3sin2(2x)
数字相乘:3⋅1=3=−3+3sin2(2x)
=1+sin(2x)−3+3sin2(2x)
化简 1+sin(2x)−3+3sin2(2x):3sin2(2x)+sin(2x)−2
1+sin(2x)−3+3sin2(2x)
对同类项分组=sin(2x)+3sin2(2x)+1−3
数字相加/相减:1−3=−2=3sin2(2x)+sin(2x)−2
=3sin2(2x)+sin(2x)−2
=3sin2(2x)+sin(2x)−2
−2+sin(2x)+3sin2(2x)=0
用替代法求解
−2+sin(2x)+3sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u−2+u+3u2=0
−2+u+3u2=0:u=32,u=−1
−2+u+3u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=03u2+u−2=0
使用求根公式求解
3u2+u−2=0
二次方程求根公式:
若 a=3,b=1,c=−2u1,2=2⋅3−1±12−4⋅3(−2)
u1,2=2⋅3−1±12−4⋅3(−2)
12−4⋅3(−2)=5
12−4⋅3(−2)
使用法则 1a=112=1=1−4⋅3(−2)
使用法则 −(−a)=a=1+4⋅3⋅2
数字相乘:4⋅3⋅2=24=1+24
数字相加:1+24=25=25
因式分解数字: 25=52=52
使用根式运算法则: nan=a52=5=5
u1,2=2⋅3−1±5
将解分隔开u1=2⋅3−1+5,u2=2⋅3−1−5
u=2⋅3−1+5:32
2⋅3−1+5
数字相加/相减:−1+5=4=2⋅34
数字相乘:2⋅3=6=64
约分:2=32
u=2⋅3−1−5:−1
2⋅3−1−5
数字相减:−1−5=−6=2⋅3−6
数字相乘:2⋅3=6=6−6
使用分式法则: b−a=−ba=−66
使用法则 aa=1=−1
二次方程组的解是:u=32,u=−1
u=sin(2x)代回sin(2x)=32,sin(2x)=−1
sin(2x)=32,sin(2x)=−1
sin(2x)=32:x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn
sin(2x)=32
使用反三角函数性质
sin(2x)=32
sin(2x)=32的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(32)+2πn,2x=π−arcsin(32)+2πn
2x=arcsin(32)+2πn,2x=π−arcsin(32)+2πn
解 2x=arcsin(32)+2πn:x=2arcsin(32)+πn
2x=arcsin(32)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(32)+2πn
两边除以 222x=2arcsin(32)+22πn
化简x=2arcsin(32)+πn
x=2arcsin(32)+πn
解 2x=π−arcsin(32)+2πn:x=2π−2arcsin(32)+πn
2x=π−arcsin(32)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(32)+2πn
两边除以 222x=2π−2arcsin(32)+22πn
化简x=2π−2arcsin(32)+πn
x=2π−2arcsin(32)+πn
x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn
sin(2x)=−1:x=43π+πn
sin(2x)=−1
sin(2x)=−1的通解
sin(x) 周期表(周期为 2πn"):
x06π4π3π2π32π43π65πsin(x)02122231232221xπ67π45π34π23π35π47π611πsin(x)0−21−22−23−1−23−22−21
2x=23π+2πn
2x=23π+2πn
解 2x=23π+2πn:x=43π+πn
2x=23π+2πn
两边除以 2
2x=23π+2πn
两边除以 222x=223π+22πn
化简
22x=223π+22πn
化简 22x:x
22x
数字相除:22=1=x
化简 223π+22πn:43π+πn
223π+22πn
223π=43π
223π
使用分式法则: acb=c⋅ab=2⋅23π
数字相乘:2⋅2=4=43π
22πn=πn
22πn
数字相除:22=1=πn
=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
x=43π+πn
合并所有解x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn,x=43π+πn
合并所有解x=43π+πn,x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 43π+πn的解:假
43π+πn
代入 n=143π+π1
对于 cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)代入x=43π+π1cos(2(43π+π1))1+tan(2(43π+π1))=3cos(2(43π+π1))
未定义
⇒假
检验 2arcsin(32)+πn的解:真
2arcsin(32)+πn
代入 n=12arcsin(32)+π1
对于 cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)代入x=2arcsin(32)+π1cos(2(2arcsin(32)+π1))1+tan(2(2arcsin(32)+π1))=3cos(2(2arcsin(32)+π1))
整理后得2.23606…=2.23606…
⇒真
检验 2π−2arcsin(32)+πn的解:真
2π−2arcsin(32)+πn
代入 n=12π−2arcsin(32)+π1
对于 cos(2x)1+tan(2x)=3cos(2x)代入x=2π−2arcsin(32)+π1cos(2(2π−2arcsin(32)+π1))1+tan(2(2π−2arcsin(32)+π1))=3cos(2(2π−2arcsin(32)+π1))
整理后得−2.23606…=−2.23606…
⇒真
x=2arcsin(32)+πn,x=2π−2arcsin(32)+πn
以小数形式表示解x=20.72972…+πn,x=2π−20.72972…+πn