解答
12cosh(2x)+7sinh(x)−24=0
解答
x=ln(1.73025…),x=ln(0.45623…)
+1
度数
x=31.41360…∘,x=−44.96326…∘求解步骤
12cosh(2x)+7sinh(x)−24=0
使用三角恒等式改写
12cosh(2x)+7sinh(x)−24=0
使用双曲函数恒等式: sinh(x)=2ex−e−x12cosh(2x)+7⋅2ex−e−x−24=0
使用双曲函数恒等式: cosh(x)=2ex+e−x12⋅2e2x+e−2x+7⋅2ex−e−x−24=0
12⋅2e2x+e−2x+7⋅2ex−e−x−24=0
12⋅2e2x+e−2x+7⋅2ex−e−x−24=0:x=ln(1.73025…),x=ln(0.45623…)
12⋅2e2x+e−2x+7⋅2ex−e−x−24=0
使用指数运算法则
12⋅2e2x+e−2x+7⋅2ex−e−x−24=0
使用指数法则: abc=(ab)ce2x=(ex)2,e−2x=(ex)−2,e−x=(ex)−112⋅2(ex)2+(ex)−2+7⋅2ex−(ex)−1−24=0
12⋅2(ex)2+(ex)−2+7⋅2ex−(ex)−1−24=0
用ex=u 改写方程式12⋅2(u)2+(u)−2+7⋅2u−(u)−1−24=0
解 12⋅2u2+u−2+7⋅2u−u−1−24=0:u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
12⋅2u2+u−2+7⋅2u−u−1−24=0
整理后得u26(u4+1)+2u7(u2−1)−24=0
乘以最小公倍数
u26(u4+1)+2u7(u2−1)−24=0
找到 u2,2u 的最小公倍数:2u2
u2,2u
最小公倍数 (LCM)
计算出由出现在 u2 或 2u中的因子组成的表达式=2u2
乘以最小公倍数=2u2u26(u4+1)⋅2u2+2u7(u2−1)⋅2u2−24⋅2u2=0⋅2u2
化简
u26(u4+1)⋅2u2+2u7(u2−1)⋅2u2−24⋅2u2=0⋅2u2
化简 u26(u4+1)⋅2u2:12(u4+1)
u26(u4+1)⋅2u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=u26(u4+1)⋅2u2
约分:u2=6(u4+1)⋅2
数字相乘:6⋅2=12=12(u4+1)
化简 2u7(u2−1)⋅2u2:7u(u2−1)
2u7(u2−1)⋅2u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=2u7(u2−1)⋅2u2
约分:2=u7(u2−1)u2
约分:u=7u(u2−1)
化简 −24⋅2u2:−48u2
−24⋅2u2
数字相乘:24⋅2=48=−48u2
化简 0⋅2u2:0
0⋅2u2
使用法则 0⋅a=0=0
12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2=0
12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2=0
12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2=0
解 12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2=0:u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2=0
展开 12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2:12u4+12+7u3−7u−48u2
12(u4+1)+7u(u2−1)−48u2
乘开 12(u4+1):12u4+12
12(u4+1)
使用分配律: a(b+c)=ab+aca=12,b=u4,c=1=12u4+12⋅1
数字相乘:12⋅1=12=12u4+12
=12u4+12+7u(u2−1)−48u2
乘开 7u(u2−1):7u3−7u
7u(u2−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=7u,b=u2,c=1=7uu2−7u⋅1
=7u2u−7⋅1⋅u
化简 7u2u−7⋅1⋅u:7u3−7u
7u2u−7⋅1⋅u
7u2u=7u3
7u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=7u2+1
数字相加:2+1=3=7u3
7⋅1⋅u=7u
7⋅1⋅u
数字相乘:7⋅1=7=7u
=7u3−7u
=7u3−7u
=12u4+12+7u3−7u−48u2
12u4+12+7u3−7u−48u2=0
改写成标准形式 anxn+…+a1x+a0=012u4+7u3−48u2−7u+12=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 12u4+7u3−48u2−7u+12=0 的一个解:u≈1.73025…
12u4+7u3−48u2−7u+12=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=12u4+7u3−48u2−7u+12
找到 f′(u):48u3+21u2−96u−7
dud(12u4+7u3−48u2−7u+12)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(12u4)+dud(7u3)−dud(48u2)−dud(7u)+dud(12)
dud(12u4)=48u3
dud(12u4)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=12dud(u4)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=12⋅4u4−1
化简=48u3
dud(7u3)=21u2
dud(7u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=7dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=7⋅3u3−1
化简=21u2
dud(48u2)=96u
dud(48u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=48dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=48⋅2u2−1
化简=96u
dud(7u)=7
dud(7u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=7dudu
使用常见微分定则: dudu=1=7⋅1
化简=7
dud(12)=0
dud(12)
常数微分: dxd(a)=0=0
=48u3+21u2−96u−7+0
化简=48u3+21u2−96u−7
令 u0=2计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=1.79925…:Δu1=0.20074…
f(u0)=12⋅24+7⋅23−48⋅22−7⋅2+12=54f′(u0)=48⋅23+21⋅22−96⋅2−7=269u1=1.79925…
Δu1=∣1.79925…−2∣=0.20074…Δu1=0.20074…
u2=1.73639…:Δu2=0.06285…
f(u1)=12⋅1.79925…4+7⋅1.79925…3−48⋅1.79925…2−7⋅1.79925…+12=10.55028…f′(u1)=48⋅1.79925…3+21⋅1.79925…2−96⋅1.79925…−7=167.84443…u2=1.73639…
Δu2=∣1.73639…−1.79925…∣=0.06285…Δu2=0.06285…
u3=1.73031…:Δu3=0.00608…
f(u2)=12⋅1.73639…4+7⋅1.73639…3−48⋅1.73639…2−7⋅1.73639…+12=0.85758…f′(u2)=48⋅1.73639…3+21⋅1.73639…2−96⋅1.73639…−7=140.92085…u3=1.73031…
Δu3=∣1.73031…−1.73639…∣=0.00608…Δu3=0.00608…
u4=1.73025…:Δu4=0.00005…
f(u3)=12⋅1.73031…4+7⋅1.73031…3−48⋅1.73031…2−7⋅1.73031…+12=0.00759…f′(u3)=48⋅1.73031…3+21⋅1.73031…2−96⋅1.73031…−7=138.42910…u4=1.73025…
Δu4=∣1.73025…−1.73031…∣=0.00005…Δu4=0.00005…
u5=1.73025…:Δu5=4.43112E−9
f(u4)=12⋅1.73025…4+7⋅1.73025…3−48⋅1.73025…2−7⋅1.73025…+12=6.13297E−7f′(u4)=48⋅1.73025…3+21⋅1.73025…2−96⋅1.73025…−7=138.40674…u5=1.73025…
Δu5=∣1.73025…−1.73025…∣=4.43112E−9Δu5=4.43112E−9
u≈1.73025…
使用长除法 Equation0:u−1.73025…12u4+7u3−48u2−7u+12=12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…
12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…=0 的一个解:u≈0.45623…
12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…
找到 f′(u):36u2+55.52620…u+0.03734…
dud(12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(12u3)+dud(27.76310…u2)+dud(0.03734…u)−dud(6.93537…)
dud(12u3)=36u2
dud(12u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=12dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=12⋅3u3−1
化简=36u2
dud(27.76310…u2)=55.52620…u
dud(27.76310…u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=27.76310…dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=27.76310…⋅2u2−1
化简=55.52620…u
dud(0.03734…u)=0.03734…
dud(0.03734…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=0.03734…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=0.03734…⋅1
化简=0.03734…
dud(6.93537…)=0
dud(6.93537…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=36u2+55.52620…u+0.03734…−0
化简=36u2+55.52620…u+0.03734…
令 u0=1计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=0.6410682029:Δu1=0.3589317971
f(u0)=12⋅13+27.76310…⋅12+0.03734…⋅1−6.93537…=32.86507…f′(u0)=36⋅12+55.52620…⋅1+0.03734…=91.56355…u1=0.6410682029
Δu1=∣0.6410682029−1∣=0.3589317971Δu1=0.3589317971
u2=0.48917…:Δu2=0.15189…
f(u1)=12⋅0.64106820293+27.76310…⋅0.64106820292+0.03734…⋅0.6410682029−6.93537…=7.65982…f′(u1)=36⋅0.64106820292+55.52620…⋅0.6410682029+0.03734…=50.42829…u2=0.48917…
Δu2=∣0.48917…−0.6410682029∣=0.15189…Δu2=0.15189…
u3=0.45759…:Δu3=0.03157…
f(u2)=12⋅0.48917…3+27.76310…⋅0.48917…2+0.03734…⋅0.48917…−6.93537…=1.13097…f′(u2)=36⋅0.48917…2+55.52620…⋅0.48917…+0.03734…=35.81369…u3=0.45759…
Δu3=∣0.45759…−0.48917…∣=0.03157…Δu3=0.03157…
u4=0.45623…:Δu4=0.00136…
f(u3)=12⋅0.45759…3+27.76310…⋅0.45759…2+0.03734…⋅0.45759…−6.93537…=0.04487…f′(u3)=36⋅0.45759…2+55.52620…⋅0.45759…+0.03734…=32.98387…u4=0.45623…
Δu4=∣0.45623…−0.45759…∣=0.00136…Δu4=0.00136…
u5=0.45623…:Δu5=2.49018E−6
f(u4)=12⋅0.45623…3+27.76310…⋅0.45623…2+0.03734…⋅0.45623…−6.93537…=0.00008…f′(u4)=36⋅0.45623…2+55.52620…⋅0.45623…+0.03734…=32.86358…u5=0.45623…
Δu5=∣0.45623…−0.45623…∣=2.49018E−6Δu5=2.49018E−6
u6=0.45623…:Δu6=8.33775E−12
f(u5)=12⋅0.45623…3+27.76310…⋅0.45623…2+0.03734…⋅0.45623…−6.93537…=2.74007E−10f′(u5)=36⋅0.45623…2+55.52620…⋅0.45623…+0.03734…=32.86336…u6=0.45623…
Δu6=∣0.45623…−0.45623…∣=8.33775E−12Δu6=8.33775E−12
u≈0.45623…
使用长除法 Equation0:u−0.45623…12u3+27.76310…u2+0.03734…u−6.93537…=12u2+33.23786…u+15.20147…
12u2+33.23786…u+15.20147…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 12u2+33.23786…u+15.20147…=0 的一个解:u≈−0.57794…
12u2+33.23786…u+15.20147…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=12u2+33.23786…u+15.20147…
找到 f′(u):24u+33.23786…
dud(12u2+33.23786…u+15.20147…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(12u2)+dud(33.23786…u)+dud(15.20147…)
dud(12u2)=24u
dud(12u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=12dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=12⋅2u2−1
化简=24u
dud(33.23786…u)=33.23786…
dud(33.23786…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=33.23786…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=33.23786…⋅1
化简=33.23786…
dud(15.20147…)=0
dud(15.20147…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=24u+33.23786…+0
化简=24u+33.23786…
令 u0=0计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=−0.45735…:Δu1=0.45735…
f(u0)=12⋅02+33.23786…⋅0+15.20147…=15.20147…f′(u0)=24⋅0+33.23786…=33.23786…u1=−0.45735…
Δu1=∣−0.45735…−0∣=0.45735…Δu1=0.45735…
u2=−0.57010…:Δu2=0.11275…
f(u1)=12(−0.45735…)2+33.23786…(−0.45735…)+15.20147…=2.51007…f′(u1)=24(−0.45735…)+33.23786…=22.26136…u2=−0.57010…
Δu2=∣−0.57010…−(−0.45735…)∣=0.11275…Δu2=0.11275…
u3=−0.57791…:Δu3=0.00780…
f(u2)=12(−0.57010…)2+33.23786…(−0.57010…)+15.20147…=0.15256…f′(u2)=24(−0.57010…)+33.23786…=19.55525…u3=−0.57791…
Δu3=∣−0.57791…−(−0.57010…)∣=0.00780…Δu3=0.00780…
u4=−0.57794…:Δu4=0.00003…
f(u3)=12(−0.57791…)2+33.23786…(−0.57791…)+15.20147…=0.00073…f′(u3)=24(−0.57791…)+33.23786…=19.36801…u4=−0.57794…
Δu4=∣−0.57794…−(−0.57791…)∣=0.00003…Δu4=0.00003…
u5=−0.57794…:Δu5=8.81165E−10
f(u4)=12(−0.57794…)2+33.23786…(−0.57794…)+15.20147…=1.70656E−8f′(u4)=24(−0.57794…)+33.23786…=19.36711…u5=−0.57794…
Δu5=∣−0.57794…−(−0.57794…)∣=8.81165E−10Δu5=8.81165E−10
u≈−0.57794…
使用长除法 Equation0:u+0.57794…12u2+33.23786…u+15.20147…=12u+26.30249…
12u+26.30249…≈0
u≈−2.19187…
解为u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 122u2+u−2+72u−u−1−24 的分母,令其等于零
解 u2=0:u=0
u2=0
使用法则 xn=0⇒x=0
u=0
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
u≈1.73025…,u≈0.45623…,u≈−0.57794…,u≈−2.19187…
代回 u=ex,求解 x
解 ex=1.73025…:x=ln(1.73025…)
ex=1.73025…
使用指数运算法则
ex=1.73025…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(1.73025…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(1.73025…)
x=ln(1.73025…)
解 ex=0.45623…:x=ln(0.45623…)
ex=0.45623…
使用指数运算法则
ex=0.45623…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(0.45623…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(0.45623…)
x=ln(0.45623…)
解 ex=−0.57794…:x∈R无解
ex=−0.57794…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
解 ex=−2.19187…:x∈R无解
ex=−2.19187…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
x=ln(1.73025…),x=ln(0.45623…)
x=ln(1.73025…),x=ln(0.45623…)