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2tan^2(x)+1=cos(x)

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Lösung

2tan2(x)+1=cos(x)

Lösung

x=2πn
+1
Grad
x=0∘+360∘n
Schritte zur Lösung
2tan2(x)+1=cos(x)
Quadriere beide Seiten(2tan2(x)+1)2=cos2(x)
Subtrahiere cos2(x) von beiden Seiten(2tan2(x)+1)2−cos2(x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
(1+2tan2(x))2−cos2(x)
Verwende die Pythagoreische Identität: tan2(x)+1=sec2(x)tan2(x)=sec2(x)−1=(1+2(sec2(x)−1))2−cos2(x)
Multipliziere aus 1+2(sec2(x)−1):2sec2(x)−1
1+2(sec2(x)−1)
Multipliziere aus 2(sec2(x)−1):2sec2(x)−2
2(sec2(x)−1)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=2,b=sec2(x),c=1=2sec2(x)−2⋅1
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2sec2(x)−2
=1+2sec2(x)−2
Vereinfache 1+2sec2(x)−2:2sec2(x)−1
1+2sec2(x)−2
Fasse gleiche Terme zusammen=2sec2(x)+1−2
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: 1−2=−1=2sec2(x)−1
=2sec2(x)−1
=(2sec2(x)−1)2−cos2(x)
(−1+2sec2(x))2−cos2(x)=0
Faktorisiere (−1+2sec2(x))2−cos2(x):(−1+2sec2(x)+cos(x))(−1+2sec2(x)−cos(x))
(−1+2sec2(x))2−cos2(x)
Wende Formel zur Differenz von zwei Quadraten an:x2−y2=(x+y)(x−y)(−1+2sec2(x))2−cos2(x)=((−1+2sec2(x))+cos(x))((−1+2sec2(x))−cos(x))=((−1+2sec2(x))+cos(x))((−1+2sec2(x))−cos(x))
Fasse zusammen=(2sec2(x)+cos(x)−1)(2sec2(x)−cos(x)−1)
(−1+2sec2(x)+cos(x))(−1+2sec2(x)−cos(x))=0
Löse jeden Teil einzeln−1+2sec2(x)+cos(x)=0or−1+2sec2(x)−cos(x)=0
−1+2sec2(x)+cos(x)=0:x=π+2πn
−1+2sec2(x)+cos(x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1+cos(x)+2sec2(x)
Verwende die grundlegende trigonometrische Identität: cos(x)=sec(x)1​=−1+sec(x)1​+2sec2(x)
−1+sec(x)1​+2sec2(x)=0
Löse mit Substitution
−1+sec(x)1​+2sec2(x)=0
Angenommen: sec(x)=u−1+u1​+2u2=0
−1+u1​+2u2=0:u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
−1+u1​+2u2=0
Multipliziere beide Seiten mit u
−1+u1​+2u2=0
Multipliziere beide Seiten mit u−1⋅u+u1​u+2u2u=0⋅u
Vereinfache
−1⋅u+u1​u+2u2u=0⋅u
Vereinfache −1⋅u:−u
−1⋅u
Multipliziere: 1⋅u=u=−u
Vereinfache u1​u:1
u1​u
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=u1⋅u​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: u=1
Vereinfache 2u2u:2u3
2u2u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=2u2+1
Addiere die Zahlen: 2+1=3=2u3
Vereinfache 0⋅u:0
0⋅u
Wende Regel an 0⋅a=0=0
−u+1+2u3=0
−u+1+2u3=0
−u+1+2u3=0
Löse −u+1+2u3=0:u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
−u+1+2u3=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=02u3−u+1=0
Faktorisiere 2u3−u+1:(u+1)(2u2−2u+1)
2u3−u+1
Wende den rationalen Nullstellentest an
a0​=1,an​=2
Die Teiler von a0​:1,Die Teiler von an​:1,2
Deshalb, überprüfe die folgenden rationalen Zahlen:±1,21​
−11​ ist eine Wurzel des Ausdrucks, deshalb klammere aus u+1
=(u+1)u+12u3−u+1​
u+12u3−u+1​=2u2−2u+1
u+12u3−u+1​
Dividiere u+12u3−u+1​:u+12u3−u+1​=2u2+u+1−2u2−u+1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers 2u3−u+1
und des Teilers u+1:u2u3​=2u2
Quotient=2u2
Multipliziere u+1 mit 2u2:2u3+2u2Substrahiere 2u3+2u2 von 2u3−u+1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=−2u2−u+1
Deshalbu+12u3−u+1​=2u2+u+1−2u2−u+1​
=2u2+u+1−2u2−u+1​
Dividiere u+1−2u2−u+1​:u+1−2u2−u+1​=−2u+u+1u+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+1u+1​
=2u2−2u+u+1u+1​
Dividiere u+1u+1​:u+1u+1​=1
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers u+1
und des Teilers u+1:uu​=1
Quotient=1
Multipliziere u+1 mit 1:u+1Substrahiere u+1 von u+1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=0
Deshalbu+1u+1​=1
=2u2−2u+1
=(u+1)(2u2−2u+1)
(u+1)(2u2−2u+1)=0
Anwendung des Nullfaktorprinzips: Wenn ab=0dann a=0oder b=0u+1=0or2u2−2u+1=0
Löse u+1=0:u=−1
u+1=0
Verschiebe 1auf die rechte Seite
u+1=0
Subtrahiere 1 von beiden Seitenu+1−1=0−1
Vereinfacheu=−1
u=−1
Löse 2u2−2u+1=0:u=21​+i21​,u=21​−i21​
2u2−2u+1=0
Löse mit der quadratischen Formel
2u2−2u+1=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=2,b=−2,c=1u1,2​=2⋅2−(−2)±(−2)2−4⋅2⋅1​​
u1,2​=2⋅2−(−2)±(−2)2−4⋅2⋅1​​
Vereinfache (−2)2−4⋅2⋅1​:2i
(−2)2−4⋅2⋅1​
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−2)2=22=22−4⋅2⋅1​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅2⋅1=8=22−8​
Wende imaginäre Zahlenregel an: −a​=ia​=i8−22​
−22+8​=2
−22+8​
22=4=−4+8​
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −4+8=4=4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=2i
u1,2​=2⋅2−(−2)±2i​
Trenne die Lösungenu1​=2⋅2−(−2)+2i​,u2​=2⋅2−(−2)−2i​
u=2⋅2−(−2)+2i​:21​+i21​
2⋅2−(−2)+2i​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅22+2i​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=42+2i​
Faktorisiere 2+2i:2(1+i)
2+2i
Schreibe um=2⋅1+2i
Klammere gleiche Terme aus 2=2(1+i)
=42(1+i)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 2=21+i​
Schreibe21+i​ in der Standard komplexen Form um: 21​+21​i
21+i​
Wende Bruchregel an: ca±b​=ca​±cb​21+i​=21​+2i​=21​+2i​
=21​+21​i
u=2⋅2−(−2)−2i​:21​−i21​
2⋅2−(−2)−2i​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅22−2i​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=42−2i​
Faktorisiere 2−2i:2(1−i)
2−2i
Schreibe um=2⋅1−2i
Klammere gleiche Terme aus 2=2(1−i)
=42(1−i)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 2=21−i​
Schreibe21−i​ in der Standard komplexen Form um: 21​−21​i
21−i​
Wende Bruchregel an: ca±b​=ca​±cb​21−i​=21​−2i​=21​−2i​
=21​−21​i
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: u=21​+i21​,u=21​−i21​
Die Lösungen sindu=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
Überprüfe die Lösungen
Bestimme unbestimmte (Singularitäts-)Punkte:u=0
Nimm den/die Nenner von −1+u1​+2u2 und vergleiche mit Null
u=0
Die folgenden Punkte sind unbestimmtu=0
Kombine die undefinierten Punkte mit den Lösungen:
u=−1,u=21​+i21​,u=21​−i21​
Setze in u=sec(x)einsec(x)=−1,sec(x)=21​+i21​,sec(x)=21​−i21​
sec(x)=−1,sec(x)=21​+i21​,sec(x)=21​−i21​
sec(x)=−1:x=π+2πn
sec(x)=−1
Allgemeine Lösung für sec(x)=−1
sec(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sec(x)1323​​2​2Undefined−2−2​−323​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sec(x)−1−323​​−2​−2Undefined22​323​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
sec(x)=21​+i21​:Keine Lösung
sec(x)=21​+i21​
KeineLo¨sung
sec(x)=21​−i21​:Keine Lösung
sec(x)=21​−i21​
KeineLo¨sung
Kombiniere alle Lösungenx=π+2πn
−1+2sec2(x)−cos(x)=0:x=2πn
−1+2sec2(x)−cos(x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1−cos(x)+2sec2(x)
Verwende die grundlegende trigonometrische Identität: cos(x)=sec(x)1​=−1−sec(x)1​+2sec2(x)
−1−sec(x)1​+2sec2(x)=0
Löse mit Substitution
−1−sec(x)1​+2sec2(x)=0
Angenommen: sec(x)=u−1−u1​+2u2=0
−1−u1​+2u2=0:u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
−1−u1​+2u2=0
Multipliziere beide Seiten mit u
−1−u1​+2u2=0
Multipliziere beide Seiten mit u−1⋅u−u1​u+2u2u=0⋅u
Vereinfache
−1⋅u−u1​u+2u2u=0⋅u
Vereinfache −1⋅u:−u
−1⋅u
Multipliziere: 1⋅u=u=−u
Vereinfache −u1​u:−1
−u1​u
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=−u1⋅u​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: u=−1
Vereinfache 2u2u:2u3
2u2u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=2u2+1
Addiere die Zahlen: 2+1=3=2u3
Vereinfache 0⋅u:0
0⋅u
Wende Regel an 0⋅a=0=0
−u−1+2u3=0
−u−1+2u3=0
−u−1+2u3=0
Löse −u−1+2u3=0:u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
−u−1+2u3=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=02u3−u−1=0
Faktorisiere 2u3−u−1:(u−1)(2u2+2u+1)
2u3−u−1
Wende den rationalen Nullstellentest an
a0​=1,an​=2
Die Teiler von a0​:1,Die Teiler von an​:1,2
Deshalb, überprüfe die folgenden rationalen Zahlen:±1,21​
11​ ist eine Wurzel des Ausdrucks, deshalb klammere aus u−1
=(u−1)u−12u3−u−1​
u−12u3−u−1​=2u2+2u+1
u−12u3−u−1​
Dividiere u−12u3−u−1​:u−12u3−u−1​=2u2+u−12u2−u−1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers 2u3−u−1
und des Teilers u−1:u2u3​=2u2
Quotient=2u2
Multipliziere u−1 mit 2u2:2u3−2u2Substrahiere 2u3−2u2 von 2u3−u−1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=2u2−u−1
Deshalbu−12u3−u−1​=2u2+u−12u2−u−1​
=2u2+u−12u2−u−1​
Dividiere u−12u2−u−1​:u−12u2−u−1​=2u+u−1u−1​
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers 2u2−u−1
und des Teilers u−1:u2u2​=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−12u2−u−1​=2u+u−1u−1​
=2u2+2u+u−1u−1​
Dividiere u−1u−1​:u−1u−1​=1
Dividiere die Hauptkoeffizienten des Zählers u−1
und des Teilers u−1:uu​=1
Quotient=1
Multipliziere u−1 mit 1:u−1Substrahiere u−1 von u−1, um einen neuen Restbetrag zu erhaltenRest=0
Deshalbu−1u−1​=1
=2u2+2u+1
=(u−1)(2u2+2u+1)
(u−1)(2u2+2u+1)=0
Anwendung des Nullfaktorprinzips: Wenn ab=0dann a=0oder b=0u−1=0or2u2+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 2u2+2u+1=0:u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
2u2+2u+1=0
Löse mit der quadratischen Formel
2u2+2u+1=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=2,b=2,c=1u1,2​=2⋅2−2±22−4⋅2⋅1​​
u1,2​=2⋅2−2±22−4⋅2⋅1​​
Vereinfache 22−4⋅2⋅1​:2i
22−4⋅2⋅1​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅2⋅1=8=22−8​
Wende imaginäre Zahlenregel an: −a​=ia​=i8−22​
−22+8​=2
−22+8​
22=4=−4+8​
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −4+8=4=4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=2i
u1,2​=2⋅2−2±2i​
Trenne die Lösungenu1​=2⋅2−2+2i​,u2​=2⋅2−2−2i​
u=2⋅2−2+2i​:−21​+i21​
2⋅2−2+2i​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=4−2+2i​
Faktorisiere −2+2i:2(−1+i)
−2+2i
Schreibe um=−2⋅1+2i
Klammere gleiche Terme aus 2=2(−1+i)
=42(−1+i)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 2=2−1+i​
Schreibe2−1+i​ in der Standard komplexen Form um: −21​+21​i
2−1+i​
Wende Bruchregel an: ca±b​=ca​±cb​2−1+i​=−21​+2i​=−21​+2i​
=−21​+21​i
u=2⋅2−2−2i​:−21​−i21​
2⋅2−2−2i​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=4−2−2i​
Faktorisiere −2−2i:−2(1+i)
−2−2i
Schreibe um=−2⋅1−2i
Klammere gleiche Terme aus 2=−2(1+i)
=−42(1+i)​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 2=−21+i​
Schreibe−21+i​ in der Standard komplexen Form um: −21​−21​i
−21+i​
Wende Bruchregel an: ca±b​=ca​±cb​21+i​=−(21​)−(2i​)=−(21​)−(2i​)
Entferne die Klammern: (a)=a=−21​−2i​
=−21​−21​i
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
Die Lösungen sindu=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
Überprüfe die Lösungen
Bestimme unbestimmte (Singularitäts-)Punkte:u=0
Nimm den/die Nenner von −1−u1​+2u2 und vergleiche mit Null
u=0
Die folgenden Punkte sind unbestimmtu=0
Kombine die undefinierten Punkte mit den Lösungen:
u=1,u=−21​+i21​,u=−21​−i21​
Setze in u=sec(x)einsec(x)=1,sec(x)=−21​+i21​,sec(x)=−21​−i21​
sec(x)=1,sec(x)=−21​+i21​,sec(x)=−21​−i21​
sec(x)=1:x=2πn
sec(x)=1
Allgemeine Lösung für sec(x)=1
sec(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sec(x)1323​​2​2Undefined−2−2​−323​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sec(x)−1−323​​−2​−2Undefined22​323​​​​
x=0+2πn
x=0+2πn
Löse x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
sec(x)=−21​+i21​:Keine Lösung
sec(x)=−21​+i21​
KeineLo¨sung
sec(x)=−21​−i21​:Keine Lösung
sec(x)=−21​−i21​
KeineLo¨sung
Kombiniere alle Lösungenx=2πn
Kombiniere alle Lösungenx=π+2πn,x=2πn
Verifiziere Lösungen, indem du sie in die Original-Gleichung einsetzt
Überprüfe die Lösungen, in dem die sie in 2tan2(x)+1=cos(x)
einsetzt und entferne die Lösungen, die mit der Gleichung nicht übereinstimmen.
Überprüfe die Lösung π+2πn:Falsch
π+2πn
Setze ein n=1π+2π1
Setze x=π+2π1in2tan2(x)+1=cos(x) ein, um zu lösen2tan2(π+2π1)+1=cos(π+2π1)
Fasse zusammen1=−1
⇒Falsch
Überprüfe die Lösung 2πn:Wahr
2πn
Setze ein n=12π1
Setze x=2π1in2tan2(x)+1=cos(x) ein, um zu lösen2tan2(2π1)+1=cos(2π1)
Fasse zusammen1=1
⇒Wahr
x=2πn

Graph

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sec(x)=-4/3sec(x)=−34​sin(B)= 1/4sin(B)=41​55sin(θ)-20-20cos(θ)=055sin(θ)−20−20cos(θ)=08sin^2(x)=18sin2(x)=15sin(x)cos(x)=cos(x)5sin(x)cos(x)=cos(x)
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