解
sin2(x)cos(x)=3π2
解
x=1.34554…+2πn,x=2π−1.34554…+2πn,x=0.51672…+2πn,x=2π−0.51672…+2πn
+1
度
x=77.09423…∘+360∘n,x=282.90576…∘+360∘n,x=29.60626…∘+360∘n,x=330.39373…∘+360∘n解答ステップ
sin2(x)cos(x)=3π2
両辺から3π2を引くsin2(x)cos(x)−3π2=0
簡素化 sin2(x)cos(x)−3π2:3π3πsin2(x)cos(x)−2
sin2(x)cos(x)−3π2
元を分数に変換する: sin2(x)cos(x)=3πsin2(x)cos(x)3π=3πsin2(x)cos(x)⋅3π−3π2
分母が等しいので, 分数を組み合わせる: ca±cb=ca±b=3πsin2(x)cos(x)⋅3π−2
3π3πsin2(x)cos(x)−2=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=03πsin2(x)cos(x)−2=0
三角関数の公式を使用して書き換える
−2+3cos(x)sin2(x)π
ピタゴラスの公式を使用する: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−2+3cos(x)(1−cos2(x))π
−2+(1−cos2(x))⋅3cos(x)π=0
置換で解く
−2+(1−cos2(x))⋅3cos(x)π=0
仮定:cos(x)=u−2+(1−u2)⋅3uπ=0
−2+(1−u2)⋅3uπ=0:u≈0.22334…,u≈0.86944…,u≈−1.09278…
−2+(1−u2)⋅3uπ=0
拡張 −2+(1−u2)⋅3uπ:−2+3πu−3πu3
−2+(1−u2)⋅3uπ
=−2+3πu(1−u2)
拡張 3uπ(1−u2):3πu−3πu3
3uπ(1−u2)
分配法則を適用する: a(b−c)=ab−aca=3uπ,b=1,c=u2=3uπ1−3uπu2
=3⋅1πu−3πu2u
簡素化 3⋅1πu−3πu2u:3πu−3πu3
3⋅1πu−3πu2u
3⋅1πu=3πu
3⋅1πu
数を乗じる:3⋅1=3=3πu
3πu2u=3πu3
3πu2u
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=3πu2+1
数を足す:2+1=3=3πu3
=3πu−3πu3
=3πu−3πu3
=−2+3πu−3πu3
−2+3πu−3πu3=0
標準的な形式で書く anxn+…+a1x+a0=0−3πu3+3πu−2=0
ニュートン・ラプソン法を使用して −9.42477…u3+9.42477…u−2=0 の解を1つ求める:u≈0.22334…
−9.42477…u3+9.42477…u−2=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−9.42477…u3+9.42477…u−2
発見する f′(u):−28.27433…u2+9.42477…
dud(−9.42477…u3+9.42477…u−2)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(9.42477…u3)+dud(9.42477…u)−dud(2)
dud(9.42477…u3)=28.27433…u2
dud(9.42477…u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=9.42477…dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=9.42477…⋅3u3−1
簡素化=28.27433…u2
dud(9.42477…u)=9.42477…
dud(9.42477…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=9.42477…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=9.42477…⋅1
簡素化=9.42477…
dud(2)=0
dud(2)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−28.27433…u2+9.42477…−0
簡素化=−28.27433…u2+9.42477…
仮定: u0=0Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=0.21220…:Δu1=0.21220…
f(u0)=−9.42477…⋅03+9.42477…⋅0−2=−2f′(u0)=−28.27433…⋅02+9.42477…=9.42477…u1=0.21220…
Δu1=∣0.21220…−0∣=0.21220…Δu1=0.21220…
u2=0.22325…:Δu2=0.01104…
f(u1)=−9.42477…⋅0.21220…3+9.42477…⋅0.21220…−2=−0.09006…f′(u1)=−28.27433…⋅0.21220…2+9.42477…=8.15153…u2=0.22325…
Δu2=∣0.22325…−0.21220…∣=0.01104…Δu2=0.01104…
u3=0.22334…:Δu3=0.00009…
f(u2)=−9.42477…⋅0.22325…3+9.42477…⋅0.22325…−2=−0.00074…f′(u2)=−28.27433…⋅0.22325…2+9.42477…=8.01550…u3=0.22334…
Δu3=∣0.22334…−0.22325…∣=0.00009…Δu3=0.00009…
u4=0.22334…:Δu4=6.80778E−9
f(u3)=−9.42477…⋅0.22334…3+9.42477…⋅0.22334…−2=−5.45598E−8f′(u3)=−28.27433…⋅0.22334…2+9.42477…=8.01432…u4=0.22334…
Δu4=∣0.22334…−0.22334…∣=6.80778E−9Δu4=6.80778E−9
u≈0.22334…
長除法を適用する:u−0.22334…−3πu3+3πu−2=−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…
−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して −9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…=0 の解を1つ求める:u≈0.86944…
−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…
発見する f′(u):−18.84955…u−2.10500…
dud(−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(9.42477…u2)−dud(2.10500…u)+dud(8.95462…)
dud(9.42477…u2)=18.84955…u
dud(9.42477…u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=9.42477…dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=9.42477…⋅2u2−1
簡素化=18.84955…u
dud(2.10500…u)=2.10500…
dud(2.10500…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=2.10500…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=2.10500…⋅1
簡素化=2.10500…
dud(8.95462…)=0
dud(8.95462…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−18.84955…u−2.10500…+0
簡素化=−18.84955…u−2.10500…
仮定: u0=4Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=2.06121…:Δu1=1.93878…
f(u0)=−9.42477…⋅42−2.10500…⋅4+8.95462…=−150.26184…f′(u0)=−18.84955…⋅4−2.10500…=−77.50323…u1=2.06121…
Δu1=∣2.06121…−4∣=1.93878…Δu1=1.93878…
u2=1.19627…:Δu2=0.86494…
f(u1)=−9.42477…⋅2.06121…2−2.10500…⋅2.06121…+8.95462…=−35.42655…f′(u1)=−18.84955…⋅2.06121…−2.10500…=−40.95805…u2=1.19627…
Δu2=∣1.19627…−2.06121…∣=0.86494…Δu2=0.86494…
u3=0.91027…:Δu3=0.28599…
f(u2)=−9.42477…⋅1.19627…2−2.10500…⋅1.19627…+8.95462…=−7.05099…f′(u2)=−18.84955…⋅1.19627…−2.10500…=−24.65418…u3=0.91027…
Δu3=∣0.91027…−1.19627…∣=0.28599…Δu3=0.28599…
u4=0.87025…:Δu4=0.04001…
f(u3)=−9.42477…⋅0.91027…2−2.10500…⋅0.91027…+8.95462…=−0.77088…f′(u3)=−18.84955…⋅0.91027…−2.10500…=−19.26328…u4=0.87025…
Δu4=∣0.87025…−0.91027…∣=0.04001…Δu4=0.04001…
u5=0.86944…:Δu5=0.00081…
f(u4)=−9.42477…⋅0.87025…2−2.10500…⋅0.87025…+8.95462…=−0.01509…f′(u4)=−18.84955…⋅0.87025…−2.10500…=−18.50896…u5=0.86944…
Δu5=∣0.86944…−0.87025…∣=0.00081…Δu5=0.00081…
u6=0.86944…:Δu6=3.38898E−7
f(u5)=−9.42477…⋅0.86944…2−2.10500…⋅0.86944…+8.95462…=−6.26743E−6f′(u5)=−18.84955…⋅0.86944…−2.10500…=−18.49358…u6=0.86944…
Δu6=∣0.86944…−0.86944…∣=3.38898E−7Δu6=3.38898E−7
u≈0.86944…
長除法を適用する:u−0.86944…−9.42477…u2−2.10500…u+8.95462…=−9.42477…u−10.29929…
−9.42477…u−10.29929…≈0
u≈−1.09278…
解答はu≈0.22334…,u≈0.86944…,u≈−1.09278…
代用を戻す u=cos(x)cos(x)≈0.22334…,cos(x)≈0.86944…,cos(x)≈−1.09278…
cos(x)≈0.22334…,cos(x)≈0.86944…,cos(x)≈−1.09278…
cos(x)=0.22334…:x=arccos(0.22334…)+2πn,x=2π−arccos(0.22334…)+2πn
cos(x)=0.22334…
三角関数の逆数プロパティを適用する
cos(x)=0.22334…
以下の一般解 cos(x)=0.22334…cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(0.22334…)+2πn,x=2π−arccos(0.22334…)+2πn
x=arccos(0.22334…)+2πn,x=2π−arccos(0.22334…)+2πn
cos(x)=0.86944…:x=arccos(0.86944…)+2πn,x=2π−arccos(0.86944…)+2πn
cos(x)=0.86944…
三角関数の逆数プロパティを適用する
cos(x)=0.86944…
以下の一般解 cos(x)=0.86944…cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(0.86944…)+2πn,x=2π−arccos(0.86944…)+2πn
x=arccos(0.86944…)+2πn,x=2π−arccos(0.86944…)+2πn
cos(x)=−1.09278…:解なし
cos(x)=−1.09278…
−1≤cos(x)≤1解なし
すべての解を組み合わせるx=arccos(0.22334…)+2πn,x=2π−arccos(0.22334…)+2πn,x=arccos(0.86944…)+2πn,x=2π−arccos(0.86944…)+2πn
10進法形式で解を証明するx=1.34554…+2πn,x=2π−1.34554…+2πn,x=0.51672…+2πn,x=2π−0.51672…+2πn