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cos^2(x)+cos^2(3x)=1

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Lösung

cos2(x)+cos2(3x)=1

Lösung

x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn,x=0.39269…+2πn,x=2π−0.39269…+2πn,x=2.74889…+2πn,x=−2.74889…+2πn,x=1.17809…+2πn,x=2π−1.17809…+2πn,x=1.96349…+2πn,x=−1.96349…+2πn
+1
Grad
x=45∘+360∘n,x=315∘+360∘n,x=135∘+360∘n,x=−135∘+360∘n,x=22.5∘+360∘n,x=337.5∘+360∘n,x=157.5∘+360∘n,x=−157.5∘+360∘n,x=67.5∘+360∘n,x=292.5∘+360∘n,x=112.5∘+360∘n,x=−112.5∘+360∘n
Schritte zur Lösung
cos2(x)+cos2(3x)=1
Subtrahiere 1 von beiden Seitencos2(x)+cos2(3x)−1=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1+cos2(3x)+cos2(x)
cos(3x)=4cos3(x)−3cos(x)
cos(3x)
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
cos(3x)
Schreibe um=cos(2x+x)
Benutze die Identität der Winkelsumme: cos(s+t)=cos(s)cos(t)−sin(s)sin(t)=cos(2x)cos(x)−sin(2x)sin(x)
Verwende die Doppelwinkelidentität: sin(2x)=2sin(x)cos(x)=cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
Vereinfache cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x):cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)=2sin2(x)cos(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+csin(x)sin(x)=sin1+1(x)=2cos(x)sin1+1(x)
Addiere die Zahlen: 1+1=2=2cos(x)sin2(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
Verwende die Doppelwinkelidentität: cos(2x)=2cos2(x)−1=(2cos2(x)−1)cos(x)−2sin2(x)cos(x)
Verwende die Pythagoreische Identität: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
Multipliziere aus (2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x):4cos3(x)−3cos(x)
(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
=cos(x)(2cos2(x)−1)−2cos(x)(1−cos2(x))
Multipliziere aus cos(x)(2cos2(x)−1):2cos3(x)−cos(x)
cos(x)(2cos2(x)−1)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=cos(x),b=2cos2(x),c=1=cos(x)2cos2(x)−cos(x)1
=2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
Vereinfache 2cos2(x)cos(x)−1⋅cos(x):2cos3(x)−cos(x)
2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
Addiere die Zahlen: 2+1=3=2cos3(x)
1⋅cos(x)=cos(x)
1cos(x)
Multipliziere: 1⋅cos(x)=cos(x)=cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
Multipliziere aus −2cos(x)(1−cos2(x)):−2cos(x)+2cos3(x)
−2cos(x)(1−cos2(x))
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=−2cos(x),b=1,c=cos2(x)=−2cos(x)1−(−2cos(x))cos2(x)
Wende Minus-Plus Regeln an−(−a)=a=−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
Vereinfache −2⋅1⋅cos(x)+2cos2(x)cos(x):−2cos(x)+2cos3(x)
−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
2⋅1⋅cos(x)=2cos(x)
2⋅1cos(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
Addiere die Zahlen: 2+1=3=2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
Vereinfache 2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x):4cos3(x)−3cos(x)
2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
Fasse gleiche Terme zusammen=2cos3(x)+2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
Addiere gleiche Elemente: 2cos3(x)+2cos3(x)=4cos3(x)=4cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
Addiere gleiche Elemente: −cos(x)−2cos(x)=−3cos(x)=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=−1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x)
Vereinfache −1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x):−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
−1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x)
(4cos3(x)−3cos(x))2:16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
Wende Formel für perfekte quadratische Gleichungen an: (a−b)2=a2−2ab+b2a=4cos3(x),b=3cos(x)
=(4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2
Vereinfache (4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2:16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
(4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2
(4cos3(x))2=16cos6(x)
(4cos3(x))2
Wende Exponentenregel an: (a⋅b)n=anbn=42(cos3(x))2
(cos3(x))2:cos6(x)
Wende Exponentenregel an: (ab)c=abc=cos3⋅2(x)
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=cos6(x)
=42cos6(x)
42=16=16cos6(x)
2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)=24cos4(x)
2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅4⋅3=24=24cos3(x)cos(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ccos3(x)cos(x)=cos3+1(x)=24cos3+1(x)
Addiere die Zahlen: 3+1=4=24cos4(x)
(3cos(x))2=9cos2(x)
(3cos(x))2
Wende Exponentenregel an: (a⋅b)n=anbn=32cos2(x)
32=9=9cos2(x)
=16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
=16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)+cos2(x)
Addiere gleiche Elemente: 9cos2(x)+cos2(x)=10cos2(x)=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
−1+10cos2(x)+16cos6(x)−24cos4(x)=0
Löse mit Substitution
−1+10cos2(x)+16cos6(x)−24cos4(x)=0
Angenommen: cos(x)=u−1+10u2+16u6−24u4=0
−1+10u2+16u6−24u4=0:u=21​​,u=−21​​,u=22+2​​​,u=−22+2​​​,u=22−2​​​,u=−22−2​​​
−1+10u2+16u6−24u4=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=016u6−24u4+10u2−1=0
Schreibe die Gleichung um mit v=u2,v2=u4 und v3=u616v3−24v2+10v−1=0
Löse 16v3−24v2+10v−1=0:v=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
16v3−24v2+10v−1=0
Faktorisiere 16v3−24v2+10v−1:(2v−1)(8v2−8v+1)
16v3−24v2+10v−1
Wende den rationalen Nullstellentest an
a0​=1,an​=16
Die Teiler von a0​:1,Die Teiler von an​:1,2,4,8,16
Deshalb, überprüfe die folgenden rationalen Zahlen:±1,2,4,8,161​
21​ ist eine Wurzel des Ausdrucks, deshalb klammere aus 2v−1
=(2v−1)2v−116v3−24v2+10v−1​
2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2−8v+1
2v−116v3−24v2+10v−1​
Dividiere 2v−116v3−24v2+10v−1​:2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers 16v3−24v2+10v−1
und des Teilers 2v−1:2v16v3​=8v2
Quotient=8v2
Multipliziere 2v−1 mit 8v2:16v3−8v2Substrahiere 16v3−8v2 von 16v3−24v2+10v−1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=−16v2+10v−1
Deshalb2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
Dividiere 2v−1−16v2+10v−1​:2v−1−16v2+10v−1​=−8v+2v−12v−1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers −16v2+10v−1
und des Teilers 2v−1:2v−16v2​=−8v
Quotient=−8v
Multipliziere 2v−1 mit −8v:−16v2+8vSubstrahiere −16v2+8v von −16v2+10v−1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=2v−1
Deshalb2v−1−16v2+10v−1​=−8v+2v−12v−1​
=8v2−8v+2v−12v−1​
Dividiere 2v−12v−1​:2v−12v−1​=1
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers 2v−1
und des Teilers 2v−1:2v2v​=1
Quotient=1
Multipliziere 2v−1 mit 1:2v−1Substrahiere 2v−1 von 2v−1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=0
Deshalb2v−12v−1​=1
=8v2−8v+1
=(2v−1)(8v2−8v+1)
(2v−1)(8v2−8v+1)=0
Anwendung des Nullfaktorprinzips: Wenn ab=0dann a=0oder b=02v−1=0or8v2−8v+1=0
Löse 2v−1=0:v=21​
2v−1=0
Verschiebe 1auf die rechte Seite
2v−1=0
Füge 1 zu beiden Seiten hinzu2v−1+1=0+1
Vereinfache2v=1
2v=1
Teile beide Seiten durch 2
2v=1
Teile beide Seiten durch 222v​=21​
Vereinfachev=21​
v=21​
Löse 8v2−8v+1=0:v=42+2​​,v=42−2​​
8v2−8v+1=0
Löse mit der quadratischen Formel
8v2−8v+1=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=8,b=−8,c=1v1,2​=2⋅8−(−8)±(−8)2−4⋅8⋅1​​
v1,2​=2⋅8−(−8)±(−8)2−4⋅8⋅1​​
(−8)2−4⋅8⋅1​=42​
(−8)2−4⋅8⋅1​
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−8)2=82=82−4⋅8⋅1​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅8⋅1=32=82−32​
82=64=64−32​
Subtrahiere die Zahlen: 64−32=32=32​
Primfaktorzerlegung von 32:25
32
32ist durch 232=16⋅2teilbar=2⋅16
16ist durch 216=8⋅2teilbar=2⋅2⋅8
8ist durch 28=4⋅2teilbar=2⋅2⋅2⋅4
4ist durch 24=2⋅2teilbar=2⋅2⋅2⋅2⋅2
2 ist eine Primzahl, deshalb ist keine weitere Faktorisierung möglich.=2⋅2⋅2⋅2⋅2
=25
=25​
Wende Exponentenregel an: ab+c=ab⋅ac=24⋅2​
Wende Radikal Regel an: nab​=na​nb​=2​24​
Wende Radikal Regel an: nam​=anm​24​=224​=22=222​
Fasse zusammen=42​
v1,2​=2⋅8−(−8)±42​​
Trenne die Lösungenv1​=2⋅8−(−8)+42​​,v2​=2⋅8−(−8)−42​​
v=2⋅8−(−8)+42​​:42+2​​
2⋅8−(−8)+42​​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅88+42​​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅8=16=168+42​​
Faktorisiere 8+42​:4(2+2​)
8+42​
Schreibe um=4⋅2+42​
Klammere gleiche Terme aus 4=4(2+2​)
=164(2+2​)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 4=42+2​​
v=2⋅8−(−8)−42​​:42−2​​
2⋅8−(−8)−42​​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅88−42​​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅8=16=168−42​​
Faktorisiere 8−42​:4(2−2​)
8−42​
Schreibe um=4⋅2−42​
Klammere gleiche Terme aus 4=4(2−2​)
=164(2−2​)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 4=42−2​​
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: v=42+2​​,v=42−2​​
Die Lösungen sindv=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
v=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
Setze v=u2wiederein,löse für u
Löse u2=21​:u=21​​,u=−21​​
u2=21​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=21​​,u=−21​​
Löse u2=42+2​​:u=22+2​​​,u=−22+2​​​
u2=42+2​​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=42+2​​​,u=−42+2​​​
42+2​​​=22+2​​​
42+2​​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​2+2​​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=22+2​​​
−42+2​​​=−22+2​​​
−42+2​​​
Vereinfache 42+2​​​:22+2​​​
42+2​​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​2+2​​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=22+2​​​
=−22+2​​​
u=22+2​​​,u=−22+2​​​
Löse u2=42−2​​:u=22−2​​​,u=−22−2​​​
u2=42−2​​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=42−2​​​,u=−42−2​​​
42−2​​​=22−2​​​
42−2​​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​2−2​​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=22−2​​​
−42−2​​​=−22−2​​​
−42−2​​​
Vereinfache 42−2​​​:22−2​​​
42−2​​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​2−2​​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=22−2​​​
=−22−2​​​
u=22−2​​​,u=−22−2​​​
Die Lösungen sind
u=21​​,u=−21​​,u=22+2​​​,u=−22+2​​​,u=22−2​​​,u=−22−2​​​
Setze in u=cos(x)eincos(x)=21​​,cos(x)=−21​​,cos(x)=22+2​​​,cos(x)=−22+2​​​,cos(x)=22−2​​​,cos(x)=−22−2​​​
cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​,cos(x)=22+2​​​,cos(x)=−22+2​​​,cos(x)=22−2​​​,cos(x)=−22−2​​​
cos(x)=21​​:x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=21​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=21​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=21​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=−21​​:x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
cos(x)=−21​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=−21​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=−21​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
cos(x)=22+2​​​:x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
cos(x)=22+2​​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=22+2​​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=22+2​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
cos(x)=−22+2​​​:x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
cos(x)=−22+2​​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=−22+2​​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=−22+2​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
cos(x)=22−2​​​:x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
cos(x)=22−2​​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=22−2​​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=22−2​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
cos(x)=−22−2​​​:x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
cos(x)=−22−2​​​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
cos(x)=−22−2​​​
Allgemeine Lösung für cos(x)=−22−2​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
Kombiniere alle Lösungenx=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn,x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn,x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn,x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn,x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn,x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn,x=0.39269…+2πn,x=2π−0.39269…+2πn,x=2.74889…+2πn,x=−2.74889…+2πn,x=1.17809…+2πn,x=2π−1.17809…+2πn,x=1.96349…+2πn,x=−1.96349…+2πn

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tan(x)= 16/3tan(x)=316​1/((sec(a)-tan(a)))=sec(a)+tan(x)(sec(a)−tan(a))1​=sec(a)+tan(x)-2=tan^2(x)−2=tan2(x)3sin^2(x)-1=cos^4(x)3sin2(x)−1=cos4(x)sin(3*x)=cos(x)sin(3⋅x)=cos(x)
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