解答
sin2(2x)=2−(21sin(2x))1
解答
x=−2⋅0.71476…+4πn,x=2π+2⋅0.71476…+4πn,x=2⋅0.90957…+4πn,x=2π−2⋅0.90957…+4πn
+1
度数
x=−81.90640…∘+720∘n,x=441.90640…∘+720∘n,x=104.22985…∘+720∘n,x=255.77014…∘+720∘n求解步骤
sin2(2x)=2−(21sin(2x))1
用替代法求解
sin2(2x)=2−21sin(2x)1
令:sin(2x)=uu2=2−21u1
u2=2−21u1:u≈−0.65544…,u≈0.78924…,u≈3.86619…
u2=2−21u1
化简 2−21u1:4−u2
2−21u1
化简 2−21u:24−u
2−21u
乘 21u:2u
21u
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=21⋅u
乘以:1⋅u=u=2u
=2−2u
将项转换为分式: 2=22⋅2=22⋅2−2u
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=22⋅2−u
数字相乘:2⋅2=4=24−u
=24−u1
使用分式法则: cb1=bc=4−u2
u2=4−u2
在两边乘以 4−u
u2=4−u2
在两边乘以 4−uu2(4−u)=4−u2(4−u)
化简u2(4−u)=2
u2(4−u)=2
解 u2(4−u)=2:u≈−0.65544…,u≈0.78924…,u≈3.86619…
u2(4−u)=2
展开 u2(4−u):4u2−u3
u2(4−u)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=u2,b=4,c=u=u2⋅4−u2u
=4u2−u2u
u2u=u3
u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=u2+1
数字相加:2+1=3=u3
=4u2−u3
4u2−u3=2
将 2para o lado esquerdo
4u2−u3=2
两边减去 24u2−u3−2=2−2
化简4u2−u3−2=0
4u2−u3−2=0
改写成标准形式 anxn+…+a1x+a0=0−u3+4u2−2=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 −u3+4u2−2=0 的一个解:u≈−0.65544…
−u3+4u2−2=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=−u3+4u2−2
找到 f′(u):−3u2+8u
dud(−u3+4u2−2)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=−dud(u3)+dud(4u2)−dud(2)
dud(u3)=3u2
dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
化简=3u2
dud(4u2)=8u
dud(4u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=4⋅2u2−1
化简=8u
dud(2)=0
dud(2)
常数微分: dxd(a)=0=0
=−3u2+8u−0
化简=−3u2+8u
令 u0=−1计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=−0.72727…:Δu1=0.27272…
f(u0)=−(−1)3+4(−1)2−2=3f′(u0)=−3(−1)2+8(−1)=−11u1=−0.72727…
Δu1=∣−0.72727…−(−1)∣=0.27272…Δu1=0.27272…
u2=−0.65969…:Δu2=0.06757…
f(u1)=−(−0.72727…)3+4(−0.72727…)2−2=0.50037…f′(u1)=−3(−0.72727…)2+8(−0.72727…)=−7.40495…u2=−0.65969…
Δu2=∣−0.65969…−(−0.72727…)∣=0.06757…Δu2=0.06757…
u3=−0.65545…:Δu3=0.00424…
f(u2)=−(−0.65969…)3+4(−0.65969…)2−2=0.02791…f′(u2)=−3(−0.65969…)2+8(−0.65969…)=−6.58320…u3=−0.65545…
Δu3=∣−0.65545…−(−0.65969…)∣=0.00424…Δu3=0.00424…
u4=−0.65544…:Δu4=0.00001…
f(u3)=−(−0.65545…)3+4(−0.65545…)2−2=0.00010…f′(u3)=−3(−0.65545…)2+8(−0.65545…)=−6.53254…u4=−0.65544…
Δu4=∣−0.65544…−(−0.65545…)∣=0.00001…Δu4=0.00001…
u5=−0.65544…:Δu5=2.47138E−10
f(u4)=−(−0.65544…)3+4(−0.65544…)2−2=1.61439E−9f′(u4)=−3(−0.65544…)2+8(−0.65544…)=−6.53235…u5=−0.65544…
Δu5=∣−0.65544…−(−0.65544…)∣=2.47138E−10Δu5=2.47138E−10
u≈−0.65544…
使用长除法 Equation0:u+0.65544…−u3+4u2−2=−u2+4.65544…u−3.05137…
−u2+4.65544…u−3.05137…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 −u2+4.65544…u−3.05137…=0 的一个解:u≈0.78924…
−u2+4.65544…u−3.05137…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=−u2+4.65544…u−3.05137…
找到 f′(u):−2u+4.65544…
dud(−u2+4.65544…u−3.05137…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=−dud(u2)+dud(4.65544…u)−dud(3.05137…)
dud(u2)=2u
dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
化简=2u
dud(4.65544…u)=4.65544…
dud(4.65544…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=4.65544…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=4.65544…⋅1
化简=4.65544…
dud(3.05137…)=0
dud(3.05137…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=−2u+4.65544…−0
化简=−2u+4.65544…
令 u0=1计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=0.77251…:Δu1=0.22748…
f(u0)=−12+4.65544…⋅1−3.05137…=0.60406…f′(u0)=−2⋅1+4.65544…=2.65544…u1=0.77251…
Δu1=∣0.77251…−1∣=0.22748…Δu1=0.22748…
u2=0.78915…:Δu2=0.01663…
f(u1)=−0.77251…2+4.65544…⋅0.77251…−3.05137…=−0.05174…f′(u1)=−2⋅0.77251…+4.65544…=3.11040…u2=0.78915…
Δu2=∣0.78915…−0.77251…∣=0.01663…Δu2=0.01663…
u3=0.78924…:Δu3=0.00008…
f(u2)=−0.78915…2+4.65544…⋅0.78915…−3.05137…=−0.00027…f′(u2)=−2⋅0.78915…+4.65544…=3.07713…u3=0.78924…
Δu3=∣0.78924…−0.78915…∣=0.00008…Δu3=0.00008…
u4=0.78924…:Δu4=2.62972E−9
f(u3)=−0.78924…2+4.65544…⋅0.78924…−3.05137…=−8.09152E−9f′(u3)=−2⋅0.78924…+4.65544…=3.07695…u4=0.78924…
Δu4=∣0.78924…−0.78924…∣=2.62972E−9Δu4=2.62972E−9
u≈0.78924…
使用长除法 Equation0:u−0.78924…−u2+4.65544…u−3.05137…=−u+3.86619…
−u+3.86619…≈0
u≈3.86619…
解为u≈−0.65544…,u≈0.78924…,u≈3.86619…
u≈−0.65544…,u≈0.78924…,u≈3.86619…
验证解
找到无定义的点(奇点):u=4
取 2−21u1 的分母,令其等于零
解 2−21u=0:u=4
2−21u=0
将 2到右边
2−21u=0
两边减去 22−21u−2=0−2
化简−21u=−2
−21u=−2
在两边乘以 −2
−21u=−2
在两边乘以 −2(−21u)(−2)=(−2)(−2)
化简u=4
u=4
以下点无定义u=4
将不在定义域的点与解相综合:
u≈−0.65544…,u≈0.78924…,u≈3.86619…
u=sin(2x)代回sin(2x)≈−0.65544…,sin(2x)≈0.78924…,sin(2x)≈3.86619…
sin(2x)≈−0.65544…,sin(2x)≈0.78924…,sin(2x)≈3.86619…
sin(2x)=−0.65544…:x=−2arcsin(0.65544…)+4πn,x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn
sin(2x)=−0.65544…
使用反三角函数性质
sin(2x)=−0.65544…
sin(2x)=−0.65544…的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x=arcsin(−0.65544…)+2πn,2x=π+arcsin(0.65544…)+2πn
2x=arcsin(−0.65544…)+2πn,2x=π+arcsin(0.65544…)+2πn
解 2x=arcsin(−0.65544…)+2πn:x=−2arcsin(0.65544…)+4πn
2x=arcsin(−0.65544…)+2πn
化简 arcsin(−0.65544…)+2πn:−arcsin(0.65544…)+2πn
arcsin(−0.65544…)+2πn
利用以下特性:arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−0.65544…)=−arcsin(0.65544…)=−arcsin(0.65544…)+2πn
2x=−arcsin(0.65544…)+2πn
在两边乘以 2
2x=−arcsin(0.65544…)+2πn
在两边乘以 222x=−2arcsin(0.65544…)+2⋅2πn
化简x=−2arcsin(0.65544…)+4πn
x=−2arcsin(0.65544…)+4πn
解 2x=π+arcsin(0.65544…)+2πn:x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn
2x=π+arcsin(0.65544…)+2πn
在两边乘以 2
2x=π+arcsin(0.65544…)+2πn
在两边乘以 222x=2π+2arcsin(0.65544…)+2⋅2πn
化简x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn
x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn
x=−2arcsin(0.65544…)+4πn,x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn
sin(2x)=0.78924…:x=2arcsin(0.78924…)+4πn,x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
sin(2x)=0.78924…
使用反三角函数性质
sin(2x)=0.78924…
sin(2x)=0.78924…的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(0.78924…)+2πn,2x=π−arcsin(0.78924…)+2πn
2x=arcsin(0.78924…)+2πn,2x=π−arcsin(0.78924…)+2πn
解 2x=arcsin(0.78924…)+2πn:x=2arcsin(0.78924…)+4πn
2x=arcsin(0.78924…)+2πn
在两边乘以 2
2x=arcsin(0.78924…)+2πn
在两边乘以 222x=2arcsin(0.78924…)+2⋅2πn
化简x=2arcsin(0.78924…)+4πn
x=2arcsin(0.78924…)+4πn
解 2x=π−arcsin(0.78924…)+2πn:x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
2x=π−arcsin(0.78924…)+2πn
在两边乘以 2
2x=π−arcsin(0.78924…)+2πn
在两边乘以 222x=2π−2arcsin(0.78924…)+2⋅2πn
化简x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
x=2arcsin(0.78924…)+4πn,x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
sin(2x)=3.86619…:无解
sin(2x)=3.86619…
−1≤sin(x)≤1无解
合并所有解x=−2arcsin(0.65544…)+4πn,x=2π+2arcsin(0.65544…)+4πn,x=2arcsin(0.78924…)+4πn,x=2π−2arcsin(0.78924…)+4πn
以小数形式表示解x=−2⋅0.71476…+4πn,x=2π+2⋅0.71476…+4πn,x=2⋅0.90957…+4πn,x=2π−2⋅0.90957…+4πn