解答
10sec(2x)+5tan(2x)−15=0
解答
x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn
+1
度数
x=16.16676…∘+180∘n,x=−34.60171…∘+180∘n求解步骤
10sec(2x)+5tan(2x)−15=0
用 sin, cos 表示10⋅cos(2x)1+5⋅cos(2x)sin(2x)−15=0
化简 10⋅cos(2x)1+5⋅cos(2x)sin(2x)−15:cos(2x)10+5sin(2x)−15cos(2x)
10⋅cos(2x)1+5⋅cos(2x)sin(2x)−15
10⋅cos(2x)1=cos(2x)10
10⋅cos(2x)1
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)1⋅10
数字相乘:1⋅10=10=cos(2x)10
5⋅cos(2x)sin(2x)=cos(2x)5sin(2x)
5⋅cos(2x)sin(2x)
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)sin(2x)⋅5
=cos(2x)10+cos(2x)5sin(2x)−15
合并分式 cos(2x)10+cos(2x)5sin(2x):cos(2x)10+5sin(2x)
使用法则 ca±cb=ca±b=cos(2x)10+5sin(2x)
=cos(2x)5sin(2x)+10−15
将项转换为分式: 15=cos(2x)15cos(2x)=cos(2x)10+sin(2x)⋅5−cos(2x)15cos(2x)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(2x)10+sin(2x)⋅5−15cos(2x)
cos(2x)10+5sin(2x)−15cos(2x)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=010+5sin(2x)−15cos(2x)=0
两边加上 15cos(2x)10+5sin(2x)=15cos(2x)
两边进行平方(10+5sin(2x))2=(15cos(2x))2
两边减去 (15cos(2x))2(10+5sin(2x))2−225cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
(10+5sin(2x))2−225cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=(10+5sin(2x))2−225(1−sin2(2x))
化简 (10+5sin(2x))2−225(1−sin2(2x)):250sin2(2x)+100sin(2x)−125
(10+5sin(2x))2−225(1−sin2(2x))
(10+5sin(2x))2:100+100sin(2x)+25sin2(2x)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=10,b=5sin(2x)
=102+2⋅10⋅5sin(2x)+(5sin(2x))2
化简 102+2⋅10⋅5sin(2x)+(5sin(2x))2:100+100sin(2x)+25sin2(2x)
102+2⋅10⋅5sin(2x)+(5sin(2x))2
102=100
102
102=100=100
2⋅10⋅5sin(2x)=100sin(2x)
2⋅10⋅5sin(2x)
数字相乘:2⋅10⋅5=100=100sin(2x)
(5sin(2x))2=25sin2(2x)
(5sin(2x))2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=52sin2(2x)
52=25=25sin2(2x)
=100+100sin(2x)+25sin2(2x)
=100+100sin(2x)+25sin2(2x)
=100+100sin(2x)+25sin2(2x)−225(1−sin2(2x))
乘开 −225(1−sin2(2x)):−225+225sin2(2x)
−225(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−225,b=1,c=sin2(2x)=−225⋅1−(−225)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−225⋅1+225sin2(2x)
数字相乘:225⋅1=225=−225+225sin2(2x)
=100+100sin(2x)+25sin2(2x)−225+225sin2(2x)
化简 100+100sin(2x)+25sin2(2x)−225+225sin2(2x):250sin2(2x)+100sin(2x)−125
100+100sin(2x)+25sin2(2x)−225+225sin2(2x)
对同类项分组=100sin(2x)+25sin2(2x)+225sin2(2x)+100−225
同类项相加:25sin2(2x)+225sin2(2x)=250sin2(2x)=100sin(2x)+250sin2(2x)+100−225
数字相加/相减:100−225=−125=250sin2(2x)+100sin(2x)−125
=250sin2(2x)+100sin(2x)−125
=250sin2(2x)+100sin(2x)−125
−125+100sin(2x)+250sin2(2x)=0
用替代法求解
−125+100sin(2x)+250sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u−125+100u+250u2=0
−125+100u+250u2=0:u=10−2+36,u=−102+36
−125+100u+250u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0250u2+100u−125=0
使用求根公式求解
250u2+100u−125=0
二次方程求根公式:
若 a=250,b=100,c=−125u1,2=2⋅250−100±1002−4⋅250(−125)
u1,2=2⋅250−100±1002−4⋅250(−125)
1002−4⋅250(−125)=1506
1002−4⋅250(−125)
使用法则 −(−a)=a=1002+4⋅250⋅125
数字相乘:4⋅250⋅125=125000=1002+125000
1002=10000=10000+125000
数字相加:10000+125000=135000=135000
135000质因数分解:23⋅33⋅54
135000
=54⋅23⋅33
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=54⋅22⋅32⋅2⋅3
使用根式运算法则: =2232542⋅3
使用根式运算法则: 22=2=232542⋅3
使用根式运算法则: 32=3=2⋅3542⋅3
使用根式运算法则: 54=524=52=52⋅2⋅32⋅3
整理后得=1506
u1,2=2⋅250−100±1506
将解分隔开u1=2⋅250−100+1506,u2=2⋅250−100−1506
u=2⋅250−100+1506:10−2+36
2⋅250−100+1506
数字相乘:2⋅250=500=500−100+1506
分解 −100+1506:50(−2+36)
−100+1506
改写为=−50⋅2+50⋅36
因式分解出通项 50=50(−2+36)
=50050(−2+36)
约分:50=10−2+36
u=2⋅250−100−1506:−102+36
2⋅250−100−1506
数字相乘:2⋅250=500=500−100−1506
分解 −100−1506:−50(2+36)
−100−1506
改写为=−50⋅2−50⋅36
因式分解出通项 50=−50(2+36)
=−50050(2+36)
约分:50=−102+36
二次方程组的解是:u=10−2+36,u=−102+36
u=sin(2x)代回sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36:x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=10−2+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=10−2+36
sin(2x)=10−2+36的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
解 2x=arcsin(10−2+36)+2πn:x=2arcsin(10−2+36)+πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn
解 2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn:x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2π−2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=−102+36:x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
sin(2x)=−102+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=−102+36
sin(2x)=−102+36的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
解 2x=arcsin(−102+36)+2πn:x=−2arcsin(102+36)+πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn
化简 arcsin(−102+36)+2πn:−arcsin(102+36)+2πn
arcsin(−102+36)+2πn
利用以下特性:arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−102+36)=−arcsin(102+36)=−arcsin(102+36)+2πn
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=−2arcsin(102+36)+22πn
化简x=−2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn
解 2x=π+arcsin(102+36)+2πn:x=2π+2arcsin(102+36)+πn
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=2π+2arcsin(102+36)+22πn
化简x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
合并所有解x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 10sec(2x)+5tan(2x)−15=0检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2arcsin(10−2+36)+πn的解:真
2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12arcsin(10−2+36)+π1
对于 10sec(2x)+5tan(2x)−15=0代入x=2arcsin(10−2+36)+π110sec22arcsin(10−2+36)+π1+5tan22arcsin(10−2+36)+π1−15=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π−2arcsin(10−2+36)+πn的解:假
2π−2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12π−2arcsin(10−2+36)+π1
对于 10sec(2x)+5tan(2x)−15=0代入x=2π−2arcsin(10−2+36)+π110sec22π−2arcsin(10−2+36)+π1+5tan22π−2arcsin(10−2+36)+π1−15=0
整理后得−30=0
⇒假
检验 −2arcsin(102+36)+πn的解:真
−2arcsin(102+36)+πn
代入 n=1−2arcsin(102+36)+π1
对于 10sec(2x)+5tan(2x)−15=0代入x=−2arcsin(102+36)+π110sec2−2arcsin(102+36)+π1+5tan2−2arcsin(102+36)+π1−15=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π+2arcsin(102+36)+πn的解:假
2π+2arcsin(102+36)+πn
代入 n=12π+2arcsin(102+36)+π1
对于 10sec(2x)+5tan(2x)−15=0代入x=2π+2arcsin(102+36)+π110sec22π+2arcsin(102+36)+π1+5tan22π+2arcsin(102+36)+π1−15=0
整理后得−30=0
⇒假
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn
以小数形式表示解x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn