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cos^3(x)+sin^2(x)=0

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解答

cos3(x)+sin2(x)=0

解答

x=2.42626…+2πn,x=−2.42626…+2πn
+1
度数
x=139.01468…∘+360∘n,x=−139.01468…∘+360∘n
求解步骤
cos3(x)+sin2(x)=0
使用三角恒等式改写
cos3(x)+sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=cos3(x)+1−cos2(x)
1−cos2(x)+cos3(x)=0
用替代法求解
1−cos2(x)+cos3(x)=0
令:cos(x)=u1−u2+u3=0
1−u2+u3=0:u≈−0.75487…
1−u2+u3=0
改写成标准形式 an​xn+…+a1​x+a0​=0u3−u2+1=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u3−u2+1=0 的一个解:u≈−0.75487…
u3−u2+1=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u3−u2+1
找到 f′(u):3u2−2u
dud​(u3−u2+1)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)−dud​(u2)+dud​(1)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
化简=3u2
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
化简=2u
dud​(1)=0
dud​(1)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=3u2−2u+0
化简=3u2−2u
令 u0​=−1计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=−0.8:Δu1​=0.2
f(u0​)=(−1)3−(−1)2+1=−1f′(u0​)=3(−1)2−2(−1)=5u1​=−0.8
Δu1​=∣−0.8−(−1)∣=0.2Δu1​=0.2
u2​=−0.75681…:Δu2​=0.04318…
f(u1​)=(−0.8)3−(−0.8)2+1=−0.152f′(u1​)=3(−0.8)2−2(−0.8)=3.52u2​=−0.75681…
Δu2​=∣−0.75681…−(−0.8)∣=0.04318…Δu2​=0.04318…
u3​=−0.75488…:Δu3​=0.00193…
f(u2​)=(−0.75681…)3−(−0.75681…)2+1=−0.00625…f′(u2​)=3(−0.75681…)2−2(−0.75681…)=3.23195…u3​=−0.75488…
Δu3​=∣−0.75488…−(−0.75681…)∣=0.00193…Δu3​=0.00193…
u4​=−0.75487…:Δu4​=3.80818E−6
f(u3​)=(−0.75488…)3−(−0.75488…)2+1=−0.00001…f′(u3​)=3(−0.75488…)2−2(−0.75488…)=3.21930…u4​=−0.75487…
Δu4​=∣−0.75487…−(−0.75488…)∣=3.80818E−6Δu4​=3.80818E−6
u5​=−0.75487…:Δu5​=1.47065E−11
f(u4​)=(−0.75487…)3−(−0.75487…)2+1=−4.73444E−11f′(u4​)=3(−0.75487…)2−2(−0.75487…)=3.21927…u5​=−0.75487…
Δu5​=∣−0.75487…−(−0.75487…)∣=1.47065E−11Δu5​=1.47065E−11
u≈−0.75487…
使用长除法 Equation0:u+0.75487…u3−u2+1​=u2−1.75487…u+1.32471…
u2−1.75487…u+1.32471…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u2−1.75487…u+1.32471…=0 的一个解:u∈R无解
u2−1.75487…u+1.32471…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u2−1.75487…u+1.32471…
找到 f′(u):2u−1.75487…
dud​(u2−1.75487…u+1.32471…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)−dud​(1.75487…u)+dud​(1.32471…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
化简=2u
dud​(1.75487…u)=1.75487…
dud​(1.75487…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=1.75487…dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=1.75487…⋅1
化简=1.75487…
dud​(1.32471…)=0
dud​(1.32471…)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=2u−1.75487…+0
化简=2u−1.75487…
令 u0​=1计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=−1.32471…:Δu1​=2.32471…
f(u0​)=12−1.75487…⋅1+1.32471…=0.56984…f′(u0​)=2⋅1−1.75487…=0.24512…u1​=−1.32471…
Δu1​=∣−1.32471…−1∣=2.32471…Δu1​=2.32471…
u2​=−0.09766…:Δu2​=1.22705…
f(u1​)=(−1.32471…)2−1.75487…(−1.32471…)+1.32471…=5.40431…f′(u1​)=2(−1.32471…)−1.75487…=−4.40431…u2​=−0.09766…
Δu2​=∣−0.09766…−(−1.32471…)∣=1.22705…Δu2​=1.22705…
u3​=0.67437…:Δu3​=0.77204…
f(u2​)=(−0.09766…)2−1.75487…(−0.09766…)+1.32471…=1.50565…f′(u2​)=2(−0.09766…)−1.75487…=−1.95021…u3​=0.67437…
Δu3​=∣0.67437…−(−0.09766…)∣=0.77204…Δu3​=0.77204…
u4​=2.14204…:Δu4​=1.46766…
f(u3​)=0.67437…2−1.75487…⋅0.67437…+1.32471…=0.59605…f′(u3​)=2⋅0.67437…−1.75487…=−0.40612…u4​=2.14204…
Δu4​=∣2.14204…−0.67437…∣=1.46766…Δu4​=1.46766…
u5​=1.29037…:Δu5​=0.85166…
f(u4​)=2.14204…2−1.75487…⋅2.14204…+1.32471…=2.15403…f′(u4​)=2⋅2.14204…−1.75487…=2.52920…u5​=1.29037…
Δu5​=∣1.29037…−2.14204…∣=0.85166…Δu5​=0.85166…
u6​=0.41210…:Δu6​=0.87826…
f(u5​)=1.29037…2−1.75487…⋅1.29037…+1.32471…=0.72533…f′(u5​)=2⋅1.29037…−1.75487…=0.82587…u6​=0.41210…
Δu6​=∣0.41210…−1.29037…∣=0.87826…Δu6​=0.87826…
u7​=1.24093…:Δu7​=0.82882…
f(u6​)=0.41210…2−1.75487…⋅0.41210…+1.32471…=0.77135…f′(u6​)=2⋅0.41210…−1.75487…=−0.93065…u7​=1.24093…
Δu7​=∣1.24093…−0.41210…∣=0.82882…Δu7​=0.82882…
u8​=0.29600…:Δu8​=0.94492…
f(u7​)=1.24093…2−1.75487…⋅1.24093…+1.32471…=0.68694…f′(u7​)=2⋅1.24093…−1.75487…=0.72698…u8​=0.29600…
Δu8​=∣0.29600…−1.24093…∣=0.94492…Δu8​=0.94492…
u9​=1.06383…:Δu9​=0.76782…
f(u8​)=0.29600…2−1.75487…⋅0.29600…+1.32471…=0.89288…f′(u8​)=2⋅0.29600…−1.75487…=−1.16286…u9​=1.06383…
Δu9​=∣1.06383…−0.29600…∣=0.76782…Δu9​=0.76782…
u10​=−0.51763…:Δu10​=1.58147…
f(u9​)=1.06383…2−1.75487…⋅1.06383…+1.32471…=0.58956…f′(u9​)=2⋅1.06383…−1.75487…=0.37279…u10​=−0.51763…
Δu10​=∣−0.51763…−1.06383…∣=1.58147…Δu10​=1.58147…
无法得出解
解是u≈−0.75487…
u=cos(x)代回cos(x)≈−0.75487…
cos(x)≈−0.75487…
cos(x)=−0.75487…:x=arccos(−0.75487…)+2πn,x=−arccos(−0.75487…)+2πn
cos(x)=−0.75487…
使用反三角函数性质
cos(x)=−0.75487…
cos(x)=−0.75487…的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−0.75487…)+2πn,x=−arccos(−0.75487…)+2πn
x=arccos(−0.75487…)+2πn,x=−arccos(−0.75487…)+2πn
合并所有解x=arccos(−0.75487…)+2πn,x=−arccos(−0.75487…)+2πn
以小数形式表示解x=2.42626…+2πn,x=−2.42626…+2πn

作图

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流行的例子

cos^{22}(x)+sin^2(x)-1=0cos22(x)+sin2(x)−1=0sin(x)+cos(x)=2cos(x)sin(x)+cos(x)=2cos(x)sin(x)cos(x^2)=0sin(x)cos(x2)=05sin(2x)+9sin(x)=05sin(2x)+9sin(x)=04sin(x)-6cos(x)=34sin(x)−6cos(x)=3
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