解答
cot(θ)+4csc(θ)=6
解答
θ=0.88277…+2πn,θ=2.58911…+2πn
+1
度数
θ=50.57910…∘+360∘n,θ=148.34553…∘+360∘n求解步骤
cot(θ)+4csc(θ)=6
两边减去 6cot(θ)+4csc(θ)−6=0
用 sin, cos 表示sin(θ)cos(θ)+4⋅sin(θ)1−6=0
化简 sin(θ)cos(θ)+4⋅sin(θ)1−6:sin(θ)cos(θ)+4−6sin(θ)
sin(θ)cos(θ)+4⋅sin(θ)1−6
4⋅sin(θ)1=sin(θ)4
4⋅sin(θ)1
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=sin(θ)1⋅4
数字相乘:1⋅4=4=sin(θ)4
=sin(θ)cos(θ)+sin(θ)4−6
合并分式 sin(θ)cos(θ)+sin(θ)4:sin(θ)cos(θ)+4
使用法则 ca±cb=ca±b=sin(θ)cos(θ)+4
=sin(θ)cos(θ)+4−6
将项转换为分式: 6=sin(θ)6sin(θ)=sin(θ)cos(θ)+4−sin(θ)6sin(θ)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=sin(θ)cos(θ)+4−6sin(θ)
sin(θ)cos(θ)+4−6sin(θ)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=0cos(θ)+4−6sin(θ)=0
两边加上 6sin(θ)cos(θ)+4=6sin(θ)
两边进行平方(cos(θ)+4)2=(6sin(θ))2
两边减去 (6sin(θ))2(cos(θ)+4)2−36sin2(θ)=0
使用三角恒等式改写
(4+cos(θ))2−36sin2(θ)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(4+cos(θ))2−36(1−cos2(θ))
化简 (4+cos(θ))2−36(1−cos2(θ)):37cos2(θ)+8cos(θ)−20
(4+cos(θ))2−36(1−cos2(θ))
(4+cos(θ))2:16+8cos(θ)+cos2(θ)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=4,b=cos(θ)
=42+2⋅4cos(θ)+cos2(θ)
化简 42+2⋅4cos(θ)+cos2(θ):16+8cos(θ)+cos2(θ)
42+2⋅4cos(θ)+cos2(θ)
42=16=16+2⋅4cos(θ)+cos2(θ)
数字相乘:2⋅4=8=16+8cos(θ)+cos2(θ)
=16+8cos(θ)+cos2(θ)
=16+8cos(θ)+cos2(θ)−36(1−cos2(θ))
乘开 −36(1−cos2(θ)):−36+36cos2(θ)
−36(1−cos2(θ))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−36,b=1,c=cos2(θ)=−36⋅1−(−36)cos2(θ)
使用加减运算法则−(−a)=a=−36⋅1+36cos2(θ)
数字相乘:36⋅1=36=−36+36cos2(θ)
=16+8cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ)
化简 16+8cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ):37cos2(θ)+8cos(θ)−20
16+8cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ)
对同类项分组=8cos(θ)+cos2(θ)+36cos2(θ)+16−36
同类项相加:cos2(θ)+36cos2(θ)=37cos2(θ)=8cos(θ)+37cos2(θ)+16−36
数字相加/相减:16−36=−20=37cos2(θ)+8cos(θ)−20
=37cos2(θ)+8cos(θ)−20
=37cos2(θ)+8cos(θ)−20
−20+37cos2(θ)+8cos(θ)=0
用替代法求解
−20+37cos2(θ)+8cos(θ)=0
令:cos(θ)=u−20+37u2+8u=0
−20+37u2+8u=0:u=372(321−2),u=−372(2+321)
−20+37u2+8u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=037u2+8u−20=0
使用求根公式求解
37u2+8u−20=0
二次方程求根公式:
若 a=37,b=8,c=−20u1,2=2⋅37−8±82−4⋅37(−20)
u1,2=2⋅37−8±82−4⋅37(−20)
82−4⋅37(−20)=1221
82−4⋅37(−20)
使用法则 −(−a)=a=82+4⋅37⋅20
数字相乘:4⋅37⋅20=2960=82+2960
82=64=64+2960
数字相加:64+2960=3024=3024
3024质因数分解:24⋅33⋅7
3024
3024除以 23024=1512⋅2=2⋅1512
1512除以 21512=756⋅2=2⋅2⋅756
756除以 2756=378⋅2=2⋅2⋅2⋅378
378除以 2378=189⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅189
189除以 3189=63⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅63
63除以 363=21⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅21
21除以 321=7⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅7
2,3,7 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅7
=24⋅33⋅7
=24⋅33⋅7
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=24⋅32⋅3⋅7
使用根式运算法则: nab=nanb=24323⋅7
使用根式运算法则: nam=anm24=224=22=22323⋅7
使用根式运算法则: nan=a32=3=22⋅33⋅7
整理后得=1221
u1,2=2⋅37−8±1221
将解分隔开u1=2⋅37−8+1221,u2=2⋅37−8−1221
u=2⋅37−8+1221:372(321−2)
2⋅37−8+1221
数字相乘:2⋅37=74=74−8+1221
分解 −8+1221:4(−2+321)
−8+1221
改写为=−4⋅2+4⋅321
因式分解出通项 4=4(−2+321)
=744(−2+321)
约分:2=372(321−2)
u=2⋅37−8−1221:−372(2+321)
2⋅37−8−1221
数字相乘:2⋅37=74=74−8−1221
分解 −8−1221:−4(2+321)
−8−1221
改写为=−4⋅2−4⋅321
因式分解出通项 4=−4(2+321)
=−744(2+321)
约分:2=−372(2+321)
二次方程组的解是:u=372(321−2),u=−372(2+321)
u=cos(θ)代回cos(θ)=372(321−2),cos(θ)=−372(2+321)
cos(θ)=372(321−2),cos(θ)=−372(2+321)
cos(θ)=372(321−2):θ=arccos(372(321−2))+2πn,θ=2π−arccos(372(321−2))+2πn
cos(θ)=372(321−2)
使用反三角函数性质
cos(θ)=372(321−2)
cos(θ)=372(321−2)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnθ=arccos(372(321−2))+2πn,θ=2π−arccos(372(321−2))+2πn
θ=arccos(372(321−2))+2πn,θ=2π−arccos(372(321−2))+2πn
cos(θ)=−372(2+321):θ=arccos(−372(2+321))+2πn,θ=−arccos(−372(2+321))+2πn
cos(θ)=−372(2+321)
使用反三角函数性质
cos(θ)=−372(2+321)
cos(θ)=−372(2+321)的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnθ=arccos(−372(2+321))+2πn,θ=−arccos(−372(2+321))+2πn
θ=arccos(−372(2+321))+2πn,θ=−arccos(−372(2+321))+2πn
合并所有解θ=arccos(372(321−2))+2πn,θ=2π−arccos(372(321−2))+2πn,θ=arccos(−372(2+321))+2πn,θ=−arccos(−372(2+321))+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 cot(θ)+4csc(θ)=6检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(372(321−2))+2πn的解:真
arccos(372(321−2))+2πn
代入 n=1arccos(372(321−2))+2π1
对于 cot(θ)+4csc(θ)=6代入θ=arccos(372(321−2))+2π1cot(arccos(372(321−2))+2π1)+4csc(arccos(372(321−2))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 2π−arccos(372(321−2))+2πn的解:假
2π−arccos(372(321−2))+2πn
代入 n=12π−arccos(372(321−2))+2π1
对于 cot(θ)+4csc(θ)=6代入θ=2π−arccos(372(321−2))+2π1cot(2π−arccos(372(321−2))+2π1)+4csc(2π−arccos(372(321−2))+2π1)=6
整理后得−6=6
⇒假
检验 arccos(−372(2+321))+2πn的解:真
arccos(−372(2+321))+2πn
代入 n=1arccos(−372(2+321))+2π1
对于 cot(θ)+4csc(θ)=6代入θ=arccos(−372(2+321))+2π1cot(arccos(−372(2+321))+2π1)+4csc(arccos(−372(2+321))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 −arccos(−372(2+321))+2πn的解:假
−arccos(−372(2+321))+2πn
代入 n=1−arccos(−372(2+321))+2π1
对于 cot(θ)+4csc(θ)=6代入θ=−arccos(−372(2+321))+2π1cot(−arccos(−372(2+321))+2π1)+4csc(−arccos(−372(2+321))+2π1)=6
整理后得−6=6
⇒假
θ=arccos(372(321−2))+2πn,θ=arccos(−372(2+321))+2πn
以小数形式表示解θ=0.88277…+2πn,θ=2.58911…+2πn