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3sin(x)-2cos(x)=1

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解答

3sin(x)−2cos(x)=1

解答

x=−2.83462…+2πn,x=0.86903…+2πn
+1
度数
x=−162.41204…∘+360∘n,x=49.79218…∘+360∘n
求解步骤
3sin(x)−2cos(x)=1
两边加上 2cos(x)3sin(x)=1+2cos(x)
两边进行平方(3sin(x))2=(1+2cos(x))2
两边减去 (1+2cos(x))29sin2(x)−1−4cos(x)−4cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
−1−4cos(x)−4cos2(x)+9sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−1−4cos(x)−4cos2(x)+9(1−cos2(x))
化简 −1−4cos(x)−4cos2(x)+9(1−cos2(x)):−13cos2(x)−4cos(x)+8
−1−4cos(x)−4cos2(x)+9(1−cos2(x))
乘开 9(1−cos2(x)):9−9cos2(x)
9(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=9,b=1,c=cos2(x)=9⋅1−9cos2(x)
数字相乘:9⋅1=9=9−9cos2(x)
=−1−4cos(x)−4cos2(x)+9−9cos2(x)
化简 −1−4cos(x)−4cos2(x)+9−9cos2(x):−13cos2(x)−4cos(x)+8
−1−4cos(x)−4cos2(x)+9−9cos2(x)
对同类项分组=−4cos(x)−4cos2(x)−9cos2(x)−1+9
同类项相加:−4cos2(x)−9cos2(x)=−13cos2(x)=−4cos(x)−13cos2(x)−1+9
数字相加/相减:−1+9=8=−13cos2(x)−4cos(x)+8
=−13cos2(x)−4cos(x)+8
=−13cos2(x)−4cos(x)+8
8−13cos2(x)−4cos(x)=0
用替代法求解
8−13cos2(x)−4cos(x)=0
令:cos(x)=u8−13u2−4u=0
8−13u2−4u=0:u=−132(1+33​)​,u=132(33​−1)​
8−13u2−4u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−13u2−4u+8=0
使用求根公式求解
−13u2−4u+8=0
二次方程求根公式:
若 a=−13,b=−4,c=8u1,2​=2(−13)−(−4)±(−4)2−4(−13)⋅8​​
u1,2​=2(−13)−(−4)±(−4)2−4(−13)⋅8​​
(−4)2−4(−13)⋅8​=123​
(−4)2−4(−13)⋅8​
使用法则 −(−a)=a=(−4)2+4⋅13⋅8​
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−4)2=42=42+4⋅13⋅8​
数字相乘:4⋅13⋅8=416=42+416​
42=16=16+416​
数字相加:16+416=432=432​
432质因数分解:24⋅33
432
432除以 2432=216⋅2=2⋅216
216除以 2216=108⋅2=2⋅2⋅108
108除以 2108=54⋅2=2⋅2⋅2⋅54
54除以 254=27⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅27
27除以 327=9⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅9
9除以 39=3⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3
2,3 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3
=24⋅33
=24⋅33​
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=24⋅32⋅3​
使用根式运算法则: nab​=na​nb​=3​24​32​
使用根式运算法则: nam​=anm​24​=224​=22=223​32​
使用根式运算法则: nan​=a32​=3=22⋅33​
整理后得=123​
u1,2​=2(−13)−(−4)±123​​
将解分隔开u1​=2(−13)−(−4)+123​​,u2​=2(−13)−(−4)−123​​
u=2(−13)−(−4)+123​​:−132(1+33​)​
2(−13)−(−4)+123​​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅134+123​​
数字相乘:2⋅13=26=−264+123​​
使用分式法则: −ba​=−ba​=−264+123​​
消掉 264+123​​:132(1+33​)​
264+123​​
分解 4+123​:4(1+33​)
4+123​
改写为=4⋅1+4⋅33​
因式分解出通项 4=4(1+33​)
=264(1+33​)​
约分:2=132(1+33​)​
=−132(1+33​)​
u=2(−13)−(−4)−123​​:132(33​−1)​
2(−13)−(−4)−123​​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅134−123​​
数字相乘:2⋅13=26=−264−123​​
使用分式法则: −b−a​=ba​4−123​=−(123​−4)=26123​−4​
分解 123​−4:4(33​−1)
123​−4
改写为=4⋅33​−4⋅1
因式分解出通项 4=4(33​−1)
=264(33​−1)​
约分:2=132(33​−1)​
二次方程组的解是:u=−132(1+33​)​,u=132(33​−1)​
u=cos(x)代回cos(x)=−132(1+33​)​,cos(x)=132(33​−1)​
cos(x)=−132(1+33​)​,cos(x)=132(33​−1)​
cos(x)=−132(1+33​)​:x=arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=−arccos(−132(1+33​)​)+2πn
cos(x)=−132(1+33​)​
使用反三角函数性质
cos(x)=−132(1+33​)​
cos(x)=−132(1+33​)​的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=−arccos(−132(1+33​)​)+2πn
x=arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=−arccos(−132(1+33​)​)+2πn
cos(x)=132(33​−1)​:x=arccos(132(33​−1)​)+2πn,x=2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn
cos(x)=132(33​−1)​
使用反三角函数性质
cos(x)=132(33​−1)​
cos(x)=132(33​−1)​的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(132(33​−1)​)+2πn,x=2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn
x=arccos(132(33​−1)​)+2πn,x=2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn
合并所有解x=arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=−arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=arccos(132(33​−1)​)+2πn,x=2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 3sin(x)−2cos(x)=1检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(−132(1+33​)​)+2πn的解:假
arccos(−132(1+33​)​)+2πn
代入 n=1arccos(−132(1+33​)​)+2π1
对于 3sin(x)−2cos(x)=1代入x=arccos(−132(1+33​)​)+2π13sin(arccos(−132(1+33​)​)+2π1)−2cos(arccos(−132(1+33​)​)+2π1)=1
整理后得2.81301…=1
⇒假
检验 −arccos(−132(1+33​)​)+2πn的解:真
−arccos(−132(1+33​)​)+2πn
代入 n=1−arccos(−132(1+33​)​)+2π1
对于 3sin(x)−2cos(x)=1代入x=−arccos(−132(1+33​)​)+2π13sin(−arccos(−132(1+33​)​)+2π1)−2cos(−arccos(−132(1+33​)​)+2π1)=1
整理后得1=1
⇒真
检验 arccos(132(33​−1)​)+2πn的解:真
arccos(132(33​−1)​)+2πn
代入 n=1arccos(132(33​−1)​)+2π1
对于 3sin(x)−2cos(x)=1代入x=arccos(132(33​−1)​)+2π13sin(arccos(132(33​−1)​)+2π1)−2cos(arccos(132(33​−1)​)+2π1)=1
整理后得1=1
⇒真
检验 2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn的解:假
2π−arccos(132(33​−1)​)+2πn
代入 n=12π−arccos(132(33​−1)​)+2π1
对于 3sin(x)−2cos(x)=1代入x=2π−arccos(132(33​−1)​)+2π13sin(2π−arccos(132(33​−1)​)+2π1)−2cos(2π−arccos(132(33​−1)​)+2π1)=1
整理后得−3.58224…=1
⇒假
x=−arccos(−132(1+33​)​)+2πn,x=arccos(132(33​−1)​)+2πn
以小数形式表示解x=−2.83462…+2πn,x=0.86903…+2πn

作图

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流行的例子

3tan^2(x)+10tan(x)+7=03tan2(x)+10tan(x)+7=08sin(x)-8=08sin(x)−8=03cos(x)+1=sec(x)3cos(x)+1=sec(x)40cos((2pi)/3 t)-71=-8040cos(32π​t)−71=−80(sin(x)+cos(x))^2= 3/2(sin(x)+cos(x))2=23​
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