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3sin^4(x)+cos^4(x)=1

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Lösung

3sin4(x)+cos4(x)=1

Lösung

x=2πn,x=π+2πn,x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn
+1
Grad
x=0∘+360∘n,x=180∘+360∘n,x=45∘+360∘n,x=315∘+360∘n,x=135∘+360∘n,x=−135∘+360∘n
Schritte zur Lösung
3sin4(x)+cos4(x)=1
Subtrahiere 1 von beiden Seiten3sin4(x)+cos4(x)−1=0
Wende Exponentenregel an: ab=a2ab−2−1+cos4(x)+3sin2(x)sin2(x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1+cos4(x)+3sin2(x)sin2(x)
Verwende die Pythagoreische Identität: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
Vereinfache −1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x)):4cos4(x)−6cos2(x)+2
−1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
3(1−cos2(x))(1−cos2(x))=3(1−cos2(x))2
3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+c(1−cos2(x))(1−cos2(x))=(1−cos2(x))1+1=3(1−cos2(x))1+1
Addiere die Zahlen: 1+1=2=3(1−cos2(x))2
=−1+cos4(x)+3(−cos2(x)+1)2
(1−cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
Wende Formel für perfekte quadratische Gleichungen an: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=cos2(x)
=12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
Vereinfache 12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
Wende Regel an 1a=112=1=1−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
2⋅1⋅cos2(x)=2cos2(x)
2⋅1⋅cos2(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2cos2(x)
(cos2(x))2=cos4(x)
(cos2(x))2
Wende Exponentenregel an: (ab)c=abc=cos2⋅2(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=−1+cos4(x)+3(1−2cos2(x)+cos4(x))
Multipliziere aus 3(1−2cos2(x)+cos4(x)):3−6cos2(x)+3cos4(x)
3(1−2cos2(x)+cos4(x))
Setze Klammern=3⋅1+3(−2cos2(x))+3cos4(x)
Wende Minus-Plus Regeln an+(−a)=−a=3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
Vereinfache 3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x):3−6cos2(x)+3cos4(x)
3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
Multipliziere die Zahlen: 3⋅1=3=3−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=3−6cos2(x)+3cos4(x)
=3−6cos2(x)+3cos4(x)
=−1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x)
Vereinfache −1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x):4cos4(x)−6cos2(x)+2
−1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x)
Fasse gleiche Terme zusammen=cos4(x)−6cos2(x)+3cos4(x)−1+3
Addiere gleiche Elemente: cos4(x)+3cos4(x)=4cos4(x)=4cos4(x)−6cos2(x)−1+3
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −1+3=2=4cos4(x)−6cos2(x)+2
=4cos4(x)−6cos2(x)+2
=4cos4(x)−6cos2(x)+2
2+4cos4(x)−6cos2(x)=0
Löse mit Substitution
2+4cos4(x)−6cos2(x)=0
Angenommen: cos(x)=u2+4u4−6u2=0
2+4u4−6u2=0:u=1,u=−1,u=21​​,u=−21​​
2+4u4−6u2=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=04u4−6u2+2=0
Schreibe die Gleichung um mit v=u2 und v2=u44v2−6v+2=0
Löse 4v2−6v+2=0:v=1,v=21​
4v2−6v+2=0
Löse mit der quadratischen Formel
4v2−6v+2=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=4,b=−6,c=2v1,2​=2⋅4−(−6)±(−6)2−4⋅4⋅2​​
v1,2​=2⋅4−(−6)±(−6)2−4⋅4⋅2​​
(−6)2−4⋅4⋅2​=2
(−6)2−4⋅4⋅2​
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−6)2=62=62−4⋅4⋅2​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅4⋅2=32=62−32​
62=36=36−32​
Subtrahiere die Zahlen: 36−32=4=4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
v1,2​=2⋅4−(−6)±2​
Trenne die Lösungenv1​=2⋅4−(−6)+2​,v2​=2⋅4−(−6)−2​
v=2⋅4−(−6)+2​:1
2⋅4−(−6)+2​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅46+2​
Addiere die Zahlen: 6+2=8=2⋅48​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅4=8=88​
Wende Regel an aa​=1=1
v=2⋅4−(−6)−2​:21​
2⋅4−(−6)−2​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅46−2​
Subtrahiere die Zahlen: 6−2=4=2⋅44​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅4=8=84​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 4=21​
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: v=1,v=21​
v=1,v=21​
Setze v=u2wiederein,löse für u
Löse u2=1:u=1,u=−1
u2=1
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=1​,u=−1​
1​=1
1​
Wende Regel an 1​=1=1
−1​=−1
−1​
Wende Regel an 1​=1=−1
u=1,u=−1
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​​
Die Lösungen sind
u=1,u=−1,u=21​​,u=−21​​
Setze in u=cos(x)eincos(x)=1,cos(x)=−1,cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​
cos(x)=1,cos(x)=−1,cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​
cos(x)=1:x=2πn
cos(x)=1
Allgemeine Lösung für cos(x)=1
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=0+2πn
x=0+2πn
Löse x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
cos(x)=−1:x=π+2πn
cos(x)=−1
Allgemeine Lösung für cos(x)=−1
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
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
Kombiniere alle Lösungenx=2πn,x=π+2πn,x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn,x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=2πn,x=π+2πn,x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn

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