解答
4sin(x)+5cos(x)=6
解答
x=1.03147…+2πn,x=0.31800…+2πn
+1
度数
x=59.09912…∘+360∘n,x=18.22049…∘+360∘n求解步骤
4sin(x)+5cos(x)=6
两边减去 5cos(x)4sin(x)=6−5cos(x)
两边进行平方(4sin(x))2=(6−5cos(x))2
两边减去 (6−5cos(x))216sin2(x)−36+60cos(x)−25cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
−36+16sin2(x)−25cos2(x)+60cos(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−36+16(1−cos2(x))−25cos2(x)+60cos(x)
化简 −36+16(1−cos2(x))−25cos2(x)+60cos(x):60cos(x)−41cos2(x)−20
−36+16(1−cos2(x))−25cos2(x)+60cos(x)
乘开 16(1−cos2(x)):16−16cos2(x)
16(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=16,b=1,c=cos2(x)=16⋅1−16cos2(x)
数字相乘:16⋅1=16=16−16cos2(x)
=−36+16−16cos2(x)−25cos2(x)+60cos(x)
化简 −36+16−16cos2(x)−25cos2(x)+60cos(x):60cos(x)−41cos2(x)−20
−36+16−16cos2(x)−25cos2(x)+60cos(x)
同类项相加:−16cos2(x)−25cos2(x)=−41cos2(x)=−36+16−41cos2(x)+60cos(x)
数字相加/相减:−36+16=−20=60cos(x)−41cos2(x)−20
=60cos(x)−41cos2(x)−20
=60cos(x)−41cos2(x)−20
−20−41cos2(x)+60cos(x)=0
用替代法求解
−20−41cos2(x)+60cos(x)=0
令:cos(x)=u−20−41u2+60u=0
−20−41u2+60u=0:u=412(15−25),u=412(15+25)
−20−41u2+60u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−41u2+60u−20=0
使用求根公式求解
−41u2+60u−20=0
二次方程求根公式:
若 a=−41,b=60,c=−20u1,2=2(−41)−60±602−4(−41)(−20)
u1,2=2(−41)−60±602−4(−41)(−20)
602−4(−41)(−20)=85
602−4(−41)(−20)
使用法则 −(−a)=a=602−4⋅41⋅20
数字相乘:4⋅41⋅20=3280=602−3280
602=3600=3600−3280
数字相减:3600−3280=320=320
320质因数分解:26⋅5
320
320除以 2320=160⋅2=2⋅160
160除以 2160=80⋅2=2⋅2⋅80
80除以 280=40⋅2=2⋅2⋅2⋅40
40除以 240=20⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅20
20除以 220=10⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅10
10除以 210=5⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅5
2,5 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅2⋅5
=26⋅5
=26⋅5
使用根式运算法则: nab=nanb=526
使用根式运算法则: nam=anm26=226=23=235
整理后得=85
u1,2=2(−41)−60±85
将解分隔开u1=2(−41)−60+85,u2=2(−41)−60−85
u=2(−41)−60+85:412(15−25)
2(−41)−60+85
去除括号: (−a)=−a=−2⋅41−60+85
数字相乘:2⋅41=82=−82−60+85
使用分式法则: −b−a=ba−60+85=−(60−85)=8260−85
分解 60−85:4(15−25)
60−85
改写为=4⋅15−4⋅25
因式分解出通项 4=4(15−25)
=824(15−25)
约分:2=412(15−25)
u=2(−41)−60−85:412(15+25)
2(−41)−60−85
去除括号: (−a)=−a=−2⋅41−60−85
数字相乘:2⋅41=82=−82−60−85
使用分式法则: −b−a=ba−60−85=−(60+85)=8260+85
分解 60+85:4(15+25)
60+85
改写为=4⋅15+4⋅25
因式分解出通项 4=4(15+25)
=824(15+25)
约分:2=412(15+25)
二次方程组的解是:u=412(15−25),u=412(15+25)
u=cos(x)代回cos(x)=412(15−25),cos(x)=412(15+25)
cos(x)=412(15−25),cos(x)=412(15+25)
cos(x)=412(15−25):x=arccos(412(15−25))+2πn,x=2π−arccos(412(15−25))+2πn
cos(x)=412(15−25)
使用反三角函数性质
cos(x)=412(15−25)
cos(x)=412(15−25)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(412(15−25))+2πn,x=2π−arccos(412(15−25))+2πn
x=arccos(412(15−25))+2πn,x=2π−arccos(412(15−25))+2πn
cos(x)=412(15+25):x=arccos(412(15+25))+2πn,x=2π−arccos(412(15+25))+2πn
cos(x)=412(15+25)
使用反三角函数性质
cos(x)=412(15+25)
cos(x)=412(15+25)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(412(15+25))+2πn,x=2π−arccos(412(15+25))+2πn
x=arccos(412(15+25))+2πn,x=2π−arccos(412(15+25))+2πn
合并所有解x=arccos(412(15−25))+2πn,x=2π−arccos(412(15−25))+2πn,x=arccos(412(15+25))+2πn,x=2π−arccos(412(15+25))+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 4sin(x)+5cos(x)=6检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(412(15−25))+2πn的解:真
arccos(412(15−25))+2πn
代入 n=1arccos(412(15−25))+2π1
对于 4sin(x)+5cos(x)=6代入x=arccos(412(15−25))+2π14sin(arccos(412(15−25))+2π1)+5cos(arccos(412(15−25))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 2π−arccos(412(15−25))+2πn的解:假
2π−arccos(412(15−25))+2πn
代入 n=12π−arccos(412(15−25))+2π1
对于 4sin(x)+5cos(x)=6代入x=2π−arccos(412(15−25))+2π14sin(2π−arccos(412(15−25))+2π1)+5cos(2π−arccos(412(15−25))+2π1)=6
整理后得−0.86445…=6
⇒假
检验 arccos(412(15+25))+2πn的解:真
arccos(412(15+25))+2πn
代入 n=1arccos(412(15+25))+2π1
对于 4sin(x)+5cos(x)=6代入x=arccos(412(15+25))+2π14sin(arccos(412(15+25))+2π1)+5cos(arccos(412(15+25))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 2π−arccos(412(15+25))+2πn的解:假
2π−arccos(412(15+25))+2πn
代入 n=12π−arccos(412(15+25))+2π1
对于 4sin(x)+5cos(x)=6代入x=2π−arccos(412(15+25))+2π14sin(2π−arccos(412(15+25))+2π1)+5cos(2π−arccos(412(15+25))+2π1)=6
整理后得3.49860…=6
⇒假
x=arccos(412(15−25))+2πn,x=arccos(412(15+25))+2πn
以小数形式表示解x=1.03147…+2πn,x=0.31800…+2πn