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tan(x)=2+tan(3x)

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Lösung

tan(x)=2+tan(3x)

Lösung

x=4π​+πn,x=1.17809…+πn,x=−0.39269…+πn
+1
Grad
x=45∘+180∘n,x=67.5∘+180∘n,x=−22.5∘+180∘n
Schritte zur Lösung
tan(x)=2+tan(3x)
Subtrahiere 2+tan(3x) von beiden Seitentan(x)−2−tan(3x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−2−tan(3x)+tan(x)
tan(3x)=1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
tan(3x)
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
tan(3x)
Schreibe um=tan(2x+x)
Benutze die Identität der Winkelsumme: tan(s+t)=1−tan(s)tan(t)tan(s)+tan(t)​=1−tan(2x)tan(x)tan(2x)+tan(x)​
=1−tan(2x)tan(x)tan(2x)+tan(x)​
Verwende die Doppelwinkelidentität: tan(2x)=1−tan2(x)2tan(x)​=1−1−tan2(x)2tan(x)​tan(x)1−tan2(x)2tan(x)​+tan(x)​
Vereinfache 1−1−tan2(x)2tan(x)​tan(x)1−tan2(x)2tan(x)​+tan(x)​:1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
1−1−tan2(x)2tan(x)​tan(x)1−tan2(x)2tan(x)​+tan(x)​
1−tan2(x)2tan(x)​tan(x)=1−tan2(x)2tan2(x)​
1−tan2(x)2tan(x)​tan(x)
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=1−tan2(x)2tan(x)tan(x)​
2tan(x)tan(x)=2tan2(x)
2tan(x)tan(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ctan(x)tan(x)=tan1+1(x)=2tan1+1(x)
Addiere die Zahlen: 1+1=2=2tan2(x)
=1−tan2(x)2tan2(x)​
=1−−tan2(x)+12tan2(x)​−tan2(x)+12tan(x)​+tan(x)​
Füge 1−tan2(x)2tan(x)​+tan(x)zusammen:1−tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
1−tan2(x)2tan(x)​+tan(x)
Wandle das Element in einen Bruch um: tan(x)=1−tan2(x)tan(x)(1−tan2(x))​=1−tan2(x)2tan(x)​+1−tan2(x)tan(x)(1−tan2(x))​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=1−tan2(x)2tan(x)+tan(x)(1−tan2(x))​
Multipliziere aus 2tan(x)+tan(x)(1−tan2(x)):3tan(x)−tan3(x)
2tan(x)+tan(x)(1−tan2(x))
Multipliziere aus tan(x)(1−tan2(x)):tan(x)−tan3(x)
tan(x)(1−tan2(x))
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=tan(x),b=1,c=tan2(x)=tan(x)1−tan(x)tan2(x)
=1tan(x)−tan2(x)tan(x)
Vereinfache 1⋅tan(x)−tan2(x)tan(x):tan(x)−tan3(x)
1tan(x)−tan2(x)tan(x)
1⋅tan(x)=tan(x)
1tan(x)
Multipliziere: 1⋅tan(x)=tan(x)=tan(x)
tan2(x)tan(x)=tan3(x)
tan2(x)tan(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ctan2(x)tan(x)=tan2+1(x)=tan2+1(x)
Addiere die Zahlen: 2+1=3=tan3(x)
=tan(x)−tan3(x)
=tan(x)−tan3(x)
=2tan(x)+tan(x)−tan3(x)
Addiere gleiche Elemente: 2tan(x)+tan(x)=3tan(x)=3tan(x)−tan3(x)
=1−tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
=1−−tan2(x)+12tan2(x)​1−tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​​
Wende Bruchregel an: acb​​=c⋅ab​=(1−tan2(x))(1−1−tan2(x)2tan2(x)​)3tan(x)−tan3(x)​
Füge 1−1−tan2(x)2tan2(x)​zusammen:1−tan2(x)1−3tan2(x)​
1−1−tan2(x)2tan2(x)​
Wandle das Element in einen Bruch um: 1=1−tan2(x)1(1−tan2(x))​=1−tan2(x)1(1−tan2(x))​−1−tan2(x)2tan2(x)​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=1−tan2(x)1(1−tan2(x))−2tan2(x)​
1⋅(1−tan2(x))−2tan2(x)=1−3tan2(x)
1(1−tan2(x))−2tan2(x)
1⋅(1−tan2(x))=1−tan2(x)
1(1−tan2(x))
Multipliziere: 1⋅(1−tan2(x))=(1−tan2(x))=1−tan2(x)
Entferne die Klammern: (a)=a=1−tan2(x)
=1−tan2(x)−2tan2(x)
Addiere gleiche Elemente: −tan2(x)−2tan2(x)=−3tan2(x)=1−3tan2(x)
=1−tan2(x)1−3tan2(x)​
=−tan2(x)+1−3tan2(x)+1​(−tan2(x)+1)3tan(x)−tan3(x)​
Multipliziere (1−tan2(x))1−tan2(x)1−3tan2(x)​:1−3tan2(x)
(1−tan2(x))1−tan2(x)1−3tan2(x)​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=1−tan2(x)(1−3tan2(x))(1−tan2(x))​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 1−tan2(x)=1−3tan2(x)
=1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
=1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​
=−2−1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​+tan(x)
Ziehe Brüche zusammen −−3tan2(x)+13tan(x)−tan3(x)​+tan(x):1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​
−−3tan2(x)+13tan(x)−tan3(x)​+tan(x)
Wandle das Element in einen Bruch um: tan(x)=1−3tan2(x)tan(x)(1−3tan2(x))​=−1−3tan2(x)3tan(x)−tan3(x)​+1−3tan2(x)tan(x)(1−3tan2(x))​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=1−3tan2(x)−(3tan(x)−tan3(x))+tan(x)(1−3tan2(x))​
Multipliziere aus −(3tan(x)−tan3(x))+tan(x)(1−3tan2(x)):−2tan(x)−2tan3(x)
−(3tan(x)−tan3(x))+tan(x)(1−3tan2(x))
−(3tan(x)−tan3(x)):−3tan(x)+tan3(x)
−(3tan(x)−tan3(x))
Setze Klammern=−(3tan(x))−(−tan3(x))
Wende Minus-Plus Regeln an−(−a)=a,−(a)=−a=−3tan(x)+tan3(x)
=−3tan(x)+tan3(x)+tan(x)(1−3tan2(x))
Multipliziere aus tan(x)(1−3tan2(x)):tan(x)−3tan3(x)
tan(x)(1−3tan2(x))
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=tan(x),b=1,c=3tan2(x)=tan(x)⋅1−tan(x)⋅3tan2(x)
=1⋅tan(x)−3tan2(x)tan(x)
Vereinfache 1⋅tan(x)−3tan2(x)tan(x):tan(x)−3tan3(x)
1⋅tan(x)−3tan2(x)tan(x)
1⋅tan(x)=tan(x)
1⋅tan(x)
Multipliziere: 1⋅tan(x)=tan(x)=tan(x)
3tan2(x)tan(x)=3tan3(x)
3tan2(x)tan(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+ctan2(x)tan(x)=tan2+1(x)=3tan2+1(x)
Addiere die Zahlen: 2+1=3=3tan3(x)
=tan(x)−3tan3(x)
=tan(x)−3tan3(x)
=−3tan(x)+tan3(x)+tan(x)−3tan3(x)
Vereinfache −3tan(x)+tan3(x)+tan(x)−3tan3(x):−2tan(x)−2tan3(x)
−3tan(x)+tan3(x)+tan(x)−3tan3(x)
Addiere gleiche Elemente: tan3(x)−3tan3(x)=−2tan3(x)=−3tan(x)−2tan3(x)+tan(x)
Addiere gleiche Elemente: −3tan(x)+tan(x)=−2tan(x)=−2tan(x)−2tan3(x)
=−2tan(x)−2tan3(x)
=1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​
=1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​−2
−2+1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​=0
−2+1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​=0
Löse mit Substitution
−2+1−3tan2(x)−2tan(x)−2tan3(x)​=0
Angenommen: tan(x)=u−2+1−3u2−2u−2u3​=0
−2+1−3u2−2u−2u3​=0:u=1,u=1+2​,u=1−2​
−2+1−3u2−2u−2u3​=0
Multipliziere beide Seiten mit 1−3u2
−2+1−3u2−2u−2u3​=0
Multipliziere beide Seiten mit 1−3u2−2(1−3u2)+1−3u2−2u−2u3​(1−3u2)=0⋅(1−3u2)
Vereinfache
−2(1−3u2)+1−3u2−2u−2u3​(1−3u2)=0⋅(1−3u2)
Vereinfache 1−3u2−2u−2u3​(1−3u2):−2u−2u3
1−3u2−2u−2u3​(1−3u2)
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=1−3u2(−2u−2u3)(1−3u2)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 1−3u2=−−2u−2u3
Vereinfache 0⋅(1−3u2):0
0⋅(1−3u2)
Wende Regel an 0⋅a=0=0
−2(1−3u2)−2u−2u3=0
−2(1−3u2)−2u−2u3=0
−2(1−3u2)−2u−2u3=0
Löse −2(1−3u2)−2u−2u3=0:u=1,u=1+2​,u=1−2​
−2(1−3u2)−2u−2u3=0
Faktorisiere −2(1−3u2)−2u−2u3:−2(u−1)(u2−2u−1)
−2(1−3u2)−2u−2u3
Klammere gleiche Terme aus 2=−2(1−u2⋅3+u+u3)
Faktorisiere u3−3u2+u+1:(u−1)(u2−2u−1)
1−u2⋅3+u+u3
Wende den rationalen Nullstellentest an
a0​=1,an​=1
Die Teiler von a0​:1,Die Teiler von an​:1
Deshalb, überprüfe die folgenden rationalen Zahlen:±11​
11​ ist eine Wurzel des Ausdrucks, deshalb klammere aus u−1
=(u−1)u−1u3−3u2+u+1​
u−1u3−3u2+u+1​=u2−2u−1
u−1u3−3u2+u+1​
Dividiere u−1u3−3u2+u+1​:u−1u3−3u2+u+1​=u2+u−1−2u2+u+1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers u3−3u2+u+1
und des Teilers u−1:uu3​=u2
Quotient=u2
Multipliziere u−1 mit u2:u3−u2Substrahiere u3−u2 von u3−3u2+u+1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=−2u2+u+1
Deshalbu−1u3−3u2+u+1​=u2+u−1−2u2+u+1​
=u2+u−1−2u2+u+1​
Dividiere u−1−2u2+u+1​:u−1−2u2+u+1​=−2u+u−1−u+1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers −2u2+u+1
und des Teilers u−1:u−2u2​=−2u
Quotient=−2u
Multipliziere u−1 mit −2u:−2u2+2uSubstrahiere −2u2+2u von −2u2+u+1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=−u+1
Deshalbu−1−2u2+u+1​=−2u+u−1−u+1​
=u2−2u+u−1−u+1​
Dividiere u−1−u+1​:u−1−u+1​=−1
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers −u+1
und des Teilers u−1:u−u​=−1
Quotient=−1
Multipliziere u−1 mit −1:−u+1Substrahiere −u+1 von −u+1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=0
Deshalbu−1−u+1​=−1
=u2−2u−1
=(u−1)(u2−2u−1)
=−2(u−1)(u2−2u−1)
−2(u−1)(u2−2u−1)=0
Anwendung des Nullfaktorprinzips: Wenn ab=0dann a=0oder b=0u−1=0oru2−2u−1=0
Löse u−1=0:u=1
u−1=0
Verschiebe 1auf die rechte Seite
u−1=0
Füge 1 zu beiden Seiten hinzuu−1+1=0+1
Vereinfacheu=1
u=1
Löse u2−2u−1=0:u=1+2​,u=1−2​
u2−2u−1=0
Löse mit der quadratischen Formel
u2−2u−1=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=1,b=−2,c=−1u1,2​=2⋅1−(−2)±(−2)2−4⋅1⋅(−1)​​
u1,2​=2⋅1−(−2)±(−2)2−4⋅1⋅(−1)​​
(−2)2−4⋅1⋅(−1)​=22​
(−2)2−4⋅1⋅(−1)​
Wende Regel an −(−a)=a=(−2)2+4⋅1⋅1​
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−2)2=22=22+4⋅1⋅1​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅1⋅1=4=22+4​
22=4=4+4​
Addiere die Zahlen: 4+4=8=8​
Primfaktorzerlegung von 8:23
8
8ist durch 28=4⋅2teilbar=2⋅4
4ist durch 24=2⋅2teilbar=2⋅2⋅2
2 ist eine Primzahl, deshalb ist keine weitere Faktorisierung möglich.=2⋅2⋅2
=23
=23​
Wende Exponentenregel an: ab+c=ab⋅ac=22⋅2​
Wende Radikal Regel an: nab​=na​nb​=2​22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=22​
u1,2​=2⋅1−(−2)±22​​
Trenne die Lösungenu1​=2⋅1−(−2)+22​​,u2​=2⋅1−(−2)−22​​
u=2⋅1−(−2)+22​​:1+2​
2⋅1−(−2)+22​​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅12+22​​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=22+22​​
Faktorisiere 2+22​:2(1+2​)
2+22​
Schreibe um=2⋅1+22​
Klammere gleiche Terme aus 2=2(1+2​)
=22(1+2​)​
Teile die Zahlen: 22​=1=1+2​
u=2⋅1−(−2)−22​​:1−2​
2⋅1−(−2)−22​​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅12−22​​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=22−22​​
Faktorisiere 2−22​:2(1−2​)
2−22​
Schreibe um=2⋅1−22​
Klammere gleiche Terme aus 2=2(1−2​)
=22(1−2​)​
Teile die Zahlen: 22​=1=1−2​
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: u=1+2​,u=1−2​
Die Lösungen sindu=1,u=1+2​,u=1−2​
u=1,u=1+2​,u=1−2​
Überprüfe die Lösungen
Bestimme unbestimmte (Singularitäts-)Punkte:u=3​1​,u=−3​1​
Nimm den/die Nenner von −2+1−3u2−2u−2u3​ und vergleiche mit Null
Löse 1−3u2=0:u=3​1​,u=−3​1​
1−3u2=0
Verschiebe 1auf die rechte Seite
1−3u2=0
Subtrahiere 1 von beiden Seiten1−3u2−1=0−1
Vereinfache−3u2=−1
−3u2=−1
Teile beide Seiten durch −3
−3u2=−1
Teile beide Seiten durch −3−3−3u2​=−3−1​
Vereinfacheu2=31​
u2=31​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=31​​,u=−31​​
31​​=3​1​
31​​
Wende Radikal Regel an: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=3​1​​
Wende Radikal Regel an: 1​=11​=1=3​1​
−31​​=−3​1​
−31​​
Wende Radikal Regel an: ba​​=b​a​​,a≥0,b≥0=−3​1​​
Wende Radikal Regel an: 1​=11​=1=−3​1​
u=3​1​,u=−3​1​
Die folgenden Punkte sind unbestimmtu=3​1​,u=−3​1​
Kombine die undefinierten Punkte mit den Lösungen:
u=1,u=1+2​,u=1−2​
Setze in u=tan(x)eintan(x)=1,tan(x)=1+2​,tan(x)=1−2​
tan(x)=1,tan(x)=1+2​,tan(x)=1−2​
tan(x)=1:x=4π​+πn
tan(x)=1
Allgemeine Lösung für tan(x)=1
tan(x) Periodizitätstabelle mit πn Zyklus:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​tan(x)033​​13​±∞−3​−1−33​​​​
x=4π​+πn
x=4π​+πn
tan(x)=1+2​:x=arctan(1+2​)+πn
tan(x)=1+2​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
tan(x)=1+2​
Allgemeine Lösung für tan(x)=1+2​tan(x)=a⇒x=arctan(a)+πnx=arctan(1+2​)+πn
x=arctan(1+2​)+πn
tan(x)=1−2​:x=arctan(1−2​)+πn
tan(x)=1−2​
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
tan(x)=1−2​
Allgemeine Lösung für tan(x)=1−2​tan(x)=−a⇒x=arctan(−a)+πnx=arctan(1−2​)+πn
x=arctan(1−2​)+πn
Kombiniere alle Lösungenx=4π​+πn,x=arctan(1+2​)+πn,x=arctan(1−2​)+πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=4π​+πn,x=1.17809…+πn,x=−0.39269…+πn

Graph

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