解答
sinh2(x)−5cosh(x)+7=0
解答
x=ln(0.17157…),x=ln(0.26794…),x=ln(3.73205…),x=ln(5.82842…)
+1
度数
x=−100.99797…∘,x=−75.45612…∘,x=75.45612…∘,x=100.99797…∘求解步骤
sinh2(x)−5cosh(x)+7=0
使用三角恒等式改写
sinh2(x)−5cosh(x)+7=0
使用双曲函数恒等式: sinh(x)=2ex−e−x(2ex−e−x)2−5cosh(x)+7=0
使用双曲函数恒等式: cosh(x)=2ex+e−x(2ex−e−x)2−5⋅2ex+e−x+7=0
(2ex−e−x)2−5⋅2ex+e−x+7=0
(2ex−e−x)2−5⋅2ex+e−x+7=0:x=ln(0.17157…),x=ln(0.26794…),x=ln(3.73205…),x=ln(5.82842…)
(2ex−e−x)2−5⋅2ex+e−x+7=0
使用指数运算法则
(2ex−e−x)2−5⋅2ex+e−x+7=0
使用指数法则: abc=(ab)ce−x=(ex)−1(2ex−(ex)−1)2−5⋅2ex+(ex)−1+7=0
(2ex−(ex)−1)2−5⋅2ex+(ex)−1+7=0
用ex=u 改写方程式(2u−(u)−1)2−5⋅2u+(u)−1+7=0
解 (2u−u−1)2−5⋅2u+u−1+7=0:u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
(2u−u−1)2−5⋅2u+u−1+7=0
整理后得4u2(u2−1)2−2u5(u2+1)+7=0
乘以最小公倍数
4u2(u2−1)2−2u5(u2+1)+7=0
找到 4u2,2u 的最小公倍数:4u2
4u2,2u
最小公倍数 (LCM)
4,2的最小公倍数:4
4,2
最小公倍数 (LCM)
4质因数分解:2⋅2
4
4除以 24=2⋅2=2⋅2
2质因数分解:2
2
2 是质数,因此无法因数分解=2
将每个因子乘以它在 4 或 2中出现的最多次数=2⋅2
数字相乘:2⋅2=4=4
计算出由出现在 4u2 或 2u中的因子组成的表达式=4u2
乘以最小公倍数=4u24u2(u2−1)2⋅4u2−2u5(u2+1)⋅4u2+7⋅4u2=0⋅4u2
化简
4u2(u2−1)2⋅4u2−2u5(u2+1)⋅4u2+7⋅4u2=0⋅4u2
化简 4u2(u2−1)2⋅4u2:(u2−1)2
4u2(u2−1)2⋅4u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=4u2(u2−1)2⋅4u2
约分:4=u2(u2−1)2u2
约分:u2=(u2−1)2
化简 −2u5(u2+1)⋅4u2:−10u(u2+1)
−2u5(u2+1)⋅4u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=−2u5(u2+1)⋅4u2
数字相乘:5⋅4=20=−2u20u2(u2+1)
数字相除:220=10=u10u2(u2+1)
约分:u=−10u(u2+1)
化简 7⋅4u2:28u2
7⋅4u2
数字相乘:7⋅4=28=28u2
化简 0⋅4u2:0
0⋅4u2
使用法则 0⋅a=0=0
(u2−1)2−10u(u2+1)+28u2=0
(u2−1)2−10u(u2+1)+28u2=0
(u2−1)2−10u(u2+1)+28u2=0
解 (u2−1)2−10u(u2+1)+28u2=0:u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
(u2−1)2−10u(u2+1)+28u2=0
展开 (u2−1)2−10u(u2+1)+28u2:u4−10u3+26u2−10u+1
(u2−1)2−10u(u2+1)+28u2
(u2−1)2:u4−2u2+1
使用完全平方公式: (a−b)2=a2−2ab+b2a=u2,b=1
=(u2)2−2u2⋅1+12
化简 (u2)2−2u2⋅1+12:u4−2u2+1
(u2)2−2u2⋅1+12
使用法则 1a=112=1=(u2)2−2⋅1⋅u2+1
(u2)2=u4
(u2)2
使用指数法则: (ab)c=abc=u2⋅2
数字相乘:2⋅2=4=u4
2u2⋅1=2u2
2u2⋅1
数字相乘:2⋅1=2=2u2
=u4−2u2+1
=u4−2u2+1
=u4−2u2+1−10u(u2+1)+28u2
乘开 −10u(u2+1):−10u3−10u
−10u(u2+1)
使用分配律: a(b+c)=ab+aca=−10u,b=u2,c=1=−10uu2+(−10u)⋅1
使用加减运算法则+(−a)=−a=−10u2u−10⋅1⋅u
化简 −10u2u−10⋅1⋅u:−10u3−10u
−10u2u−10⋅1⋅u
10u2u=10u3
10u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=10u2+1
数字相加:2+1=3=10u3
10⋅1⋅u=10u
10⋅1⋅u
数字相乘:10⋅1=10=10u
=−10u3−10u
=−10u3−10u
=u4−2u2+1−10u3−10u+28u2
化简 u4−2u2+1−10u3−10u+28u2:u4−10u3+26u2−10u+1
u4−2u2+1−10u3−10u+28u2
对同类项分组=u4−10u3−2u2+28u2−10u+1
同类项相加:−2u2+28u2=26u2=u4−10u3+26u2−10u+1
=u4−10u3+26u2−10u+1
u4−10u3+26u2−10u+1=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u4−10u3+26u2−10u+1=0 的一个解:u≈0.17157…
u4−10u3+26u2−10u+1=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u4−10u3+26u2−10u+1
找到 f′(u):4u3−30u2+52u−10
dud(u4−10u3+26u2−10u+1)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(u4)−dud(10u3)+dud(26u2)−dud(10u)+dud(1)
dud(u4)=4u3
dud(u4)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=4u4−1
化简=4u3
dud(10u3)=30u2
dud(10u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=10dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=10⋅3u3−1
化简=30u2
dud(26u2)=52u
dud(26u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=26dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=26⋅2u2−1
化简=52u
dud(10u)=10
dud(10u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=10dudu
使用常见微分定则: dudu=1=10⋅1
化简=10
dud(1)=0
dud(1)
常数微分: dxd(a)=0=0
=4u3−30u2+52u−10+0
化简=4u3−30u2+52u−10
令 u0=0计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=0.1:Δu1=0.1
f(u0)=04−10⋅03+26⋅02−10⋅0+1=1f′(u0)=4⋅03−30⋅02+52⋅0−10=−10u1=0.1
Δu1=∣0.1−0∣=0.1Δu1=0.1
u2=0.14907…:Δu2=0.04907…
f(u1)=0.14−10⋅0.13+26⋅0.12−10⋅0.1+1=0.2501f′(u1)=4⋅0.13−30⋅0.12+52⋅0.1−10=−5.096u2=0.14907…
Δu2=∣0.14907…−0.1∣=0.04907…Δu2=0.04907…
u3=0.16783…:Δu3=0.01875…
f(u2)=0.14907…4−10⋅0.14907…3+26⋅0.14907…2−10⋅0.14907…+1=0.05441…f′(u2)=4⋅0.14907…3−30⋅0.14907…2+52⋅0.14907…−10=−2.90143…u3=0.16783…
Δu3=∣0.16783…−0.14907…∣=0.01875…Δu3=0.01875…
u4=0.17143…:Δu4=0.00360…
f(u3)=0.16783…4−10⋅0.16783…3+26⋅0.16783…2−10⋅0.16783…+1=0.00755…f′(u3)=4⋅0.16783…3−30⋅0.16783…2+52⋅0.16783…−10=−2.09886…u4=0.17143…
Δu4=∣0.17143…−0.16783…∣=0.00360…Δu4=0.00360…
u5=0.17157…:Δu5=0.00014…
f(u4)=0.17143…4−10⋅0.17143…3+26⋅0.17143…2−10⋅0.17143…+1=0.00027…f′(u4)=4⋅0.17143…3−30⋅0.17143…2+52⋅0.17143…−10=−1.94704…u5=0.17157…
Δu5=∣0.17157…−0.17143…∣=0.00014…Δu5=0.00014…
u6=0.17157…:Δu6=2.13816E−7
f(u5)=0.17157…4−10⋅0.17157…3+26⋅0.17157…2−10⋅0.17157…+1=4.15046E−7f′(u5)=4⋅0.17157…3−30⋅0.17157…2+52⋅0.17157…−10=−1.94113…u6=0.17157…
Δu6=∣0.17157…−0.17157…∣=2.13816E−7Δu6=2.13816E−7
u≈0.17157…
使用长除法 Equation0:u−0.17157…u4−10u3+26u2−10u+1=u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…
u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…=0 的一个解:u≈0.26794…
u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…
找到 f′(u):3u2−19.65685…u+24.31370…
dud(u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(u3)−dud(9.82842…u2)+dud(24.31370…u)−dud(5.82842…)
dud(u3)=3u2
dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
化简=3u2
dud(9.82842…u2)=19.65685…u
dud(9.82842…u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=9.82842…dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=9.82842…⋅2u2−1
化简=19.65685…u
dud(24.31370…u)=24.31370…
dud(24.31370…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=24.31370…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=24.31370…⋅1
化简=24.31370…
dud(5.82842…)=0
dud(5.82842…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=3u2−19.65685…u+24.31370…−0
化简=3u2−19.65685…u+24.31370…
令 u0=0计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=0.23971…:Δu1=0.23971…
f(u0)=03−9.82842…⋅02+24.31370…⋅0−5.82842…=−5.82842…f′(u0)=3⋅02−19.65685…⋅0+24.31370…=24.31370…u1=0.23971…
Δu1=∣0.23971…−0∣=0.23971…Δu1=0.23971…
u2=0.26758…:Δu2=0.02786…
f(u1)=0.23971…3−9.82842…⋅0.23971…2+24.31370…⋅0.23971…−5.82842…=−0.55101…f′(u1)=3⋅0.23971…2−19.65685…⋅0.23971…+24.31370…=19.77400…u2=0.26758…
Δu2=∣0.26758…−0.23971…∣=0.02786…Δu2=0.02786…
u3=0.26794…:Δu3=0.00036…
f(u2)=0.26758…3−9.82842…⋅0.26758…2+24.31370…⋅0.26758…−5.82842…=−0.00705…f′(u2)=3⋅0.26758…2−19.65685…⋅0.26758…+24.31370…=19.26866…u3=0.26794…
Δu3=∣0.26794…−0.26758…∣=0.00036…Δu3=0.00036…
u4=0.26794…:Δu4=6.27517E−8
f(u3)=0.26794…3−9.82842…⋅0.26794…2+24.31370…⋅0.26794…−5.82842…=−1.20873E−6f′(u3)=3⋅0.26794…2−19.65685…⋅0.26794…+24.31370…=19.26206…u4=0.26794…
Δu4=∣0.26794…−0.26794…∣=6.27517E−8Δu4=6.27517E−8
u≈0.26794…
使用长除法 Equation0:u−0.26794…u3−9.82842…u2+24.31370…u−5.82842…=u2−9.56047…u+21.75198…
u2−9.56047…u+21.75198…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u2−9.56047…u+21.75198…=0 的一个解:u≈3.73205…
u2−9.56047…u+21.75198…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u2−9.56047…u+21.75198…
找到 f′(u):2u−9.56047…
dud(u2−9.56047…u+21.75198…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(u2)−dud(9.56047…u)+dud(21.75198…)
dud(u2)=2u
dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
化简=2u
dud(9.56047…u)=9.56047…
dud(9.56047…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=9.56047…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=9.56047…⋅1
化简=9.56047…
dud(21.75198…)=0
dud(21.75198…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=2u−9.56047…+0
化简=2u−9.56047…
令 u0=2计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=3.19252…:Δu1=1.19252…
f(u0)=22−9.56047…⋅2+21.75198…=6.63103…f′(u0)=2⋅2−9.56047…=−5.56047…u1=3.19252…
Δu1=∣3.19252…−2∣=1.19252…Δu1=1.19252…
u2=3.64038…:Δu2=0.44785…
f(u1)=3.19252…2−9.56047…⋅3.19252…+21.75198…=1.42212…f′(u1)=2⋅3.19252…−9.56047…=−3.17542…u2=3.64038…
Δu2=∣3.64038…−3.19252…∣=0.44785…Δu2=0.44785…
u3=3.72836…:Δu3=0.08798…
f(u2)=3.64038…2−9.56047…⋅3.64038…+21.75198…=0.20057…f′(u2)=2⋅3.64038…−9.56047…=−2.27971…u3=3.72836…
Δu3=∣3.72836…−3.64038…∣=0.08798…Δu3=0.08798…
u4=3.73204…:Δu4=0.00367…
f(u3)=3.72836…2−9.56047…⋅3.72836…+21.75198…=0.00774…f′(u3)=2⋅3.72836…−9.56047…=−2.10374…u4=3.73204…
Δu4=∣3.73204…−3.72836…∣=0.00367…Δu4=0.00367…
u5=3.73205…:Δu5=6.45822E−6
f(u4)=3.73204…2−9.56047…⋅3.73204…+21.75198…=0.00001…f′(u4)=2⋅3.73204…−9.56047…=−2.09638…u5=3.73205…
Δu5=∣3.73205…−3.73204…∣=6.45822E−6Δu5=6.45822E−6
u6=3.73205…:Δu6=1.98957E−11
f(u5)=3.73205…2−9.56047…⋅3.73205…+21.75198…=4.17089E−11f′(u5)=2⋅3.73205…−9.56047…=−2.09637…u6=3.73205…
Δu6=∣3.73205…−3.73205…∣=1.98957E−11Δu6=1.98957E−11
u≈3.73205…
使用长除法 Equation0:u−3.73205…u2−9.56047…u+21.75198…=u−5.82842…
u−5.82842…≈0
u≈5.82842…
解为u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 (2u−u−1)2−52u+u−1+7 的分母,令其等于零
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
u≈0.17157…,u≈0.26794…,u≈3.73205…,u≈5.82842…
代回 u=ex,求解 x
解 ex=0.17157…:x=ln(0.17157…)
ex=0.17157…
使用指数运算法则
ex=0.17157…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(0.17157…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(0.17157…)
x=ln(0.17157…)
解 ex=0.26794…:x=ln(0.26794…)
ex=0.26794…
使用指数运算法则
ex=0.26794…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(0.26794…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(0.26794…)
x=ln(0.26794…)
解 ex=3.73205…:x=ln(3.73205…)
ex=3.73205…
使用指数运算法则
ex=3.73205…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(3.73205…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(3.73205…)
x=ln(3.73205…)
解 ex=5.82842…:x=ln(5.82842…)
ex=5.82842…
使用指数运算法则
ex=5.82842…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(5.82842…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(5.82842…)
x=ln(5.82842…)
x=ln(0.17157…),x=ln(0.26794…),x=ln(3.73205…),x=ln(5.82842…)
x=ln(0.17157…),x=ln(0.26794…),x=ln(3.73205…),x=ln(5.82842…)