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arccos(x)+arccos(2x)= pi/2

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解答

arccos(x)+arccos(2x)=2π​

解答

x=5​1​
求解步骤
arccos(x)+arccos(2x)=2π​
使用三角恒等式改写
arccos(x)+arccos(2x)
使用和差化积恒等式: arccos(s)+arccos(t)=arccos(st−(1−s2)(1−t2)​)=arccos(x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​)
arccos(x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​)=2π​
使用反三角函数性质
arccos(x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​)=2π​
arccos(x)=a⇒x=cos(a)x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=cos(2π​)
cos(2π​)=0
cos(2π​)
使用以下普通恒等式:cos(2π​)=0
cos(2π​)
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
=0
=0
x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=0
x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=0
解 x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=0:x=5​1​,x=−5​1​
x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=0
展开 x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​:2x2−1−5x2+4x4​
x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​
x⋅2x=2x2
x⋅2x
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cxx=x1+1=2x1+1
数字相加:1+1=2=2x2
=2x2−(1−x2)(1−(2x)2)​
展开 2x2−(1−x2)(1−(2x)2)​:2x2−1−5x2+4x4​
2x2−(1−x2)(1−(2x)2)​
(1−x2)(1−(2x)2)​=1−5x2+4x4​
(1−x2)(1−(2x)2)​
(2x)2=4x2
(2x)2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=22x2
22=4=4x2
=(−x2+1)(−4x2+1)​
乘开 (1−x2)(1−4x2):1−5x2+4x4
(1−x2)(1−4x2)
使用 FOIL 方法: (a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bda=1,b=−x2,c=1,d=−4x2=1⋅1+1⋅(−4x2)+(−x2)⋅1+(−x2)(−4x2)
使用加减运算法则+(−a)=−a,(−a)(−b)=ab=1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2
化简 1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2:1−5x2+4x4
1⋅1−1⋅4x2−1⋅x2+4x2x2
1⋅1=1
1⋅1
数字相乘:1⋅1=1=1
1⋅4x2=4x2
1⋅4x2
数字相乘:1⋅4=4=4x2
1⋅x2=x2
1⋅x2
乘以:1⋅x2=x2=x2
4x2x2=4x4
4x2x2
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cx2x2=x2+2=4x2+2
数字相加:2+2=4=4x4
=1−4x2−x2+4x4
同类项相加:−4x2−x2=−5x2=1−5x2+4x4
=1−5x2+4x4
=1−5x2+4x4​
=2x2−4x4−5x2+1​
=2x2−1−5x2+4x4​
2x2−1−5x2+4x4​=0
去除平方根
2x2−1−5x2+4x4​=0
两边减去 2x22x2−1−5x2+4x4​−2x2=0−2x2
化简−1−5x2+4x4​=−2x2
两边进行平方:1−5x2+4x4=4x4
2x2−1−5x2+4x4​=0
(−1−5x2+4x4​)2=(−2x2)2
展开 (−1−5x2+4x4​)2:1−5x2+4x4
(−1−5x2+4x4​)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−1−5x2+4x4​)2=(1−5x2+4x4​)2=(1−5x2+4x4​)2
使用根式运算法则: a​=a21​=((1−5x2+4x4)21​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=(1−5x2+4x4)21​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=1−5x2+4x4
展开 (−2x2)2:4x4
(−2x2)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−2x2)2=(2x2)2=(2x2)2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=22(x2)2
(x2)2:x4
使用指数法则: (ab)c=abc=x2⋅2
数字相乘:2⋅2=4=x4
=22x4
22=4=4x4
1−5x2+4x4=4x4
1−5x2+4x4=4x4
1−5x2+4x4=4x4
解 1−5x2+4x4=4x4:x=5​1​,x=−5​1​
1−5x2+4x4=4x4
将 1到右边
1−5x2+4x4=4x4
两边减去 11−5x2+4x4−1=4x4−1
化简−5x2+4x4=4x4−1
−5x2+4x4=4x4−1
将 4x4para o lado esquerdo
−5x2+4x4=4x4−1
两边减去 4x4−5x2+4x4−4x4=4x4−1−4x4
化简−5x2=−1
−5x2=−1
两边除以 −5
−5x2=−1
两边除以 −5−5−5x2​=−5−1​
化简x2=51​
x2=51​
对于 x2=f(a) 解为 x=f(a)​,−f(a)​
x=51​​,x=−51​​
51​​=5​1​
51​​
使用根式运算法则: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=5​1​​
使用根式运算法则: 1​=11​=1=5​1​
−51​​=−5​1​
−51​​
使用根式运算法则: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=−5​1​​
使用根式运算法则: 1​=11​=1=−5​1​
x=5​1​,x=−5​1​
x=5​1​,x=−5​1​
验证解:x=5​1​真,x=−5​1​真
将它们代入 x⋅2x−(1−x2)(1−(2x)2)​=0检验解是否符合
去除与方程不符的解。
代入 x=5​1​:真
(5​1​)⋅2(5​1​)−(1−(5​1​)2)(1−(2(5​1​))2)​=0
(5​1​)⋅2(5​1​)−(1−(5​1​)2)(1−(2(5​1​))2)​=0
(5​1​)⋅2(5​1​)−(1−(5​1​)2)(1−(2(5​1​))2)​
去除括号: (a)=a=5​1​⋅2⋅5​1​−(1−(5​1​)2)(1−(2⋅5​1​)2)​
5​1​⋅2⋅5​1​=52​
5​1​⋅2⋅5​1​
分式相乘: a⋅cb​⋅ed​=c⋅ea⋅b⋅d​=5​5​1⋅1⋅2​
数字相乘:1⋅1⋅2=2=5​5​2​
5​5​=5
5​5​
使用根式运算法则: a​a​=a5​5​=5=5
=52​
(1−(5​1​)2)(1−(2⋅5​1​)2)​=52​
(1−(5​1​)2)(1−(2⋅5​1​)2)​
(5​1​)2=51​
(5​1​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=(5​)212​
(5​)2:5
使用根式运算法则: a​=a21​=(521​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=521​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=5
=512​
使用法则 1a=112=1=51​
=(−51​+1)(−(2⋅5​1​)2+1)​
(2⋅5​1​)2=54​
(2⋅5​1​)2
乘 2⋅5​1​:5​2​
2⋅5​1​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=5​1⋅2​
数字相乘:1⋅2=2=5​2​
=(5​2​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=(5​)222​
(5​)2:5
使用根式运算法则: a​=a21​=(521​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=521​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=5
=522​
22=4=54​
=(−51​+1)(−54​+1)​
化简 1−51​:54​
1−51​
将项转换为分式: 1=51⋅5​=51⋅5​−51​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=51⋅5−1​
1⋅5−1=4
1⋅5−1
数字相乘:1⋅5=5=5−1
数字相减:5−1=4=4
=54​
=54​(−54​+1)​
化简 1−54​:51​
1−54​
将项转换为分式: 1=51⋅5​=51⋅5​−54​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=51⋅5−4​
1⋅5−4=1
1⋅5−4
数字相乘:1⋅5=5=5−4
数字相减:5−4=1=1
=51​
=54​⋅51​​
乘 54​⋅51​:254​
54​⋅51​
分式相乘: ba​⋅dc​=b⋅da⋅c​=5⋅54⋅1​
数字相乘:4⋅1=4=5⋅54​
数字相乘:5⋅5=25=254​
=254​​
使用根式运算法则: nba​​=nb​na​​, 假定 a≥0,b≥0=25​4​​
25​=5
25​
因式分解数字: 25=52=52​
使用根式运算法则: nan​=a52​=5=5
=54​​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=52​
=52​−52​
同类项相加:52​−52​=0=0
0=0
真
代入 x=−5​1​:真
(−5​1​)⋅2(−5​1​)−(1−(−5​1​)2)(1−(2(−5​1​))2)​=0
(−5​1​)⋅2(−5​1​)−(1−(−5​1​)2)(1−(2(−5​1​))2)​=0
(−5​1​)⋅2(−5​1​)−(1−(−5​1​)2)(1−(2(−5​1​))2)​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=5​1​⋅2⋅5​1​−(1−(−5​1​)2)(1−(−2⋅5​1​)2)​
5​1​⋅2⋅5​1​=52​
5​1​⋅2⋅5​1​
分式相乘: a⋅cb​⋅ed​=c⋅ea⋅b⋅d​=5​5​1⋅1⋅2​
数字相乘:1⋅1⋅2=2=5​5​2​
5​5​=5
5​5​
使用根式运算法则: a​a​=a5​5​=5=5
=52​
(1−(−5​1​)2)(1−(−2⋅5​1​)2)​=52​
(1−(−5​1​)2)(1−(−2⋅5​1​)2)​
(−5​1​)2=51​
(−5​1​)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−5​1​)2=(5​1​)2=(5​1​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=(5​)212​
(5​)2:5
使用根式运算法则: a​=a21​=(521​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=521​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=5
=512​
使用法则 1a=112=1=51​
=(−51​+1)(−(−2⋅5​1​)2+1)​
(−2⋅5​1​)2=54​
(−2⋅5​1​)2
乘 −2⋅5​1​:−5​2​
−2⋅5​1​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=−5​1⋅2​
数字相乘:1⋅2=2=−5​2​
=(−5​2​)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−5​2​)2=(5​2​)2=(5​2​)2
使用指数法则: (ba​)c=bcac​=(5​)222​
(5​)2:5
使用根式运算法则: a​=a21​=(521​)2
使用指数法则: (ab)c=abc=521​⋅2
21​⋅2=1
21​⋅2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅2​
约分:2=1
=5
=522​
22=4=54​
=(−51​+1)(−54​+1)​
化简 1−51​:54​
1−51​
将项转换为分式: 1=51⋅5​=51⋅5​−51​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=51⋅5−1​
1⋅5−1=4
1⋅5−1
数字相乘:1⋅5=5=5−1
数字相减:5−1=4=4
=54​
=54​(−54​+1)​
化简 1−54​:51​
1−54​
将项转换为分式: 1=51⋅5​=51⋅5​−54​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=51⋅5−4​
1⋅5−4=1
1⋅5−4
数字相乘:1⋅5=5=5−4
数字相减:5−4=1=1
=51​
=54​⋅51​​
乘 54​⋅51​:254​
54​⋅51​
分式相乘: ba​⋅dc​=b⋅da⋅c​=5⋅54⋅1​
数字相乘:4⋅1=4=5⋅54​
数字相乘:5⋅5=25=254​
=254​​
使用根式运算法则: nba​​=nb​na​​, 假定 a≥0,b≥0=25​4​​
25​=5
25​
因式分解数字: 25=52=52​
使用根式运算法则: nan​=a52​=5=5
=54​​
4​=2
4​
因式分解数字: 4=22=22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=2
=52​
=52​−52​
同类项相加:52​−52​=0=0
0=0
真
解为x=5​1​,x=−5​1​
x=5​1​,x=−5​1​
将解代入原方程进行验证
将它们代入 arccos(x)+arccos(2x)=2π​检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 5​1​的解:真
5​1​
代入 n=15​1​
对于 arccos(x)+arccos(2x)=2π​代入x=5​1​arccos(5​1​)+arccos(2⋅5​1​)=2π​
整理后得1.57079…=1.57079…
⇒真
检验 −5​1​的解:假
−5​1​
代入 n=1−5​1​
对于 arccos(x)+arccos(2x)=2π​代入x=−5​1​arccos(−5​1​)+arccos(2(−5​1​))=2π​
整理后得4.71238…=1.57079…
⇒假
x=5​1​

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