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tan(2x)+sec(2x)=4

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解答

tan(2x)+sec(2x)=4

解答

x=21.08083…​+πn
+1
度数
x=30.96375…∘+180∘n
求解步骤
tan(2x)+sec(2x)=4
两边减去 4tan(2x)+sec(2x)−4=0
用 sin, cos 表示cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−4=0
化简 cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−4:cos(2x)sin(2x)+1−4cos(2x)​
cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−4
合并分式 cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​:cos(2x)sin(2x)+1​
使用法则 ca​±cb​=ca±b​=cos(2x)sin(2x)+1​
=cos(2x)sin(2x)+1​−4
将项转换为分式: 4=cos(2x)4cos(2x)​=cos(2x)sin(2x)+1​−cos(2x)4cos(2x)​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=cos(2x)sin(2x)+1−4cos(2x)​
cos(2x)sin(2x)+1−4cos(2x)​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=0sin(2x)+1−4cos(2x)=0
两边加上 4cos(2x)sin(2x)+1=4cos(2x)
两边进行平方(sin(2x)+1)2=(4cos(2x))2
两边减去 (4cos(2x))2(sin(2x)+1)2−16cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
(1+sin(2x))2−16cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=(1+sin(2x))2−16(1−sin2(2x))
化简 (1+sin(2x))2−16(1−sin2(2x)):17sin2(2x)+2sin(2x)−15
(1+sin(2x))2−16(1−sin2(2x))
(1+sin(2x))2:1+2sin(2x)+sin2(2x)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=1,b=sin(2x)
=12+2⋅1⋅sin(2x)+sin2(2x)
化简 12+2⋅1⋅sin(2x)+sin2(2x):1+2sin(2x)+sin2(2x)
12+2⋅1⋅sin(2x)+sin2(2x)
使用法则 1a=112=1=1+2⋅1⋅sin(2x)+sin2(2x)
数字相乘:2⋅1=2=1+2sin(2x)+sin2(2x)
=1+2sin(2x)+sin2(2x)
=1+2sin(2x)+sin2(2x)−16(1−sin2(2x))
乘开 −16(1−sin2(2x)):−16+16sin2(2x)
−16(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−16,b=1,c=sin2(2x)=−16⋅1−(−16)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−16⋅1+16sin2(2x)
数字相乘:16⋅1=16=−16+16sin2(2x)
=1+2sin(2x)+sin2(2x)−16+16sin2(2x)
化简 1+2sin(2x)+sin2(2x)−16+16sin2(2x):17sin2(2x)+2sin(2x)−15
1+2sin(2x)+sin2(2x)−16+16sin2(2x)
对同类项分组=2sin(2x)+sin2(2x)+16sin2(2x)+1−16
同类项相加:sin2(2x)+16sin2(2x)=17sin2(2x)=2sin(2x)+17sin2(2x)+1−16
数字相加/相减:1−16=−15=17sin2(2x)+2sin(2x)−15
=17sin2(2x)+2sin(2x)−15
=17sin2(2x)+2sin(2x)−15
−15+17sin2(2x)+2sin(2x)=0
用替代法求解
−15+17sin2(2x)+2sin(2x)=0
令:sin(2x)=u−15+17u2+2u=0
−15+17u2+2u=0:u=1715​,u=−1
−15+17u2+2u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=017u2+2u−15=0
使用求根公式求解
17u2+2u−15=0
二次方程求根公式:
若 a=17,b=2,c=−15u1,2​=2⋅17−2±22−4⋅17(−15)​​
u1,2​=2⋅17−2±22−4⋅17(−15)​​
22−4⋅17(−15)​=32
22−4⋅17(−15)​
使用法则 −(−a)=a=22+4⋅17⋅15​
数字相乘:4⋅17⋅15=1020=22+1020​
22=4=4+1020​
数字相加:4+1020=1024=1024​
因式分解数字: 1024=322=322​
使用根式运算法则: nan​=a322​=32=32
u1,2​=2⋅17−2±32​
将解分隔开u1​=2⋅17−2+32​,u2​=2⋅17−2−32​
u=2⋅17−2+32​:1715​
2⋅17−2+32​
数字相加/相减:−2+32=30=2⋅1730​
数字相乘:2⋅17=34=3430​
约分:2=1715​
u=2⋅17−2−32​:−1
2⋅17−2−32​
数字相减:−2−32=−34=2⋅17−34​
数字相乘:2⋅17=34=34−34​
使用分式法则: b−a​=−ba​=−3434​
使用法则 aa​=1=−1
二次方程组的解是:u=1715​,u=−1
u=sin(2x)代回sin(2x)=1715​,sin(2x)=−1
sin(2x)=1715​,sin(2x)=−1
sin(2x)=1715​:x=2arcsin(1715​)​+πn,x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn
sin(2x)=1715​
使用反三角函数性质
sin(2x)=1715​
sin(2x)=1715​的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(1715​)+2πn,2x=π−arcsin(1715​)+2πn
2x=arcsin(1715​)+2πn,2x=π−arcsin(1715​)+2πn
解 2x=arcsin(1715​)+2πn:x=2arcsin(1715​)​+πn
2x=arcsin(1715​)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(1715​)+2πn
两边除以 222x​=2arcsin(1715​)​+22πn​
化简x=2arcsin(1715​)​+πn
x=2arcsin(1715​)​+πn
解 2x=π−arcsin(1715​)+2πn:x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn
2x=π−arcsin(1715​)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(1715​)+2πn
两边除以 222x​=2π​−2arcsin(1715​)​+22πn​
化简x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn
x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn
x=2arcsin(1715​)​+πn,x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn
sin(2x)=−1:x=43π​+πn
sin(2x)=−1
sin(2x)=−1的通解
sin(x) 周期表(周期为 2πn"):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sin(x)021​22​​23​​123​​22​​21​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sin(x)0−21​−22​​−23​​−1−23​​−22​​−21​​​
2x=23π​+2πn
2x=23π​+2πn
解 2x=23π​+2πn:x=43π​+πn
2x=23π​+2πn
两边除以 2
2x=23π​+2πn
两边除以 222x​=223π​​+22πn​
化简
22x​=223π​​+22πn​
化简 22x​:x
22x​
数字相除:22​=1=x
化简 223π​​+22πn​:43π​+πn
223π​​+22πn​
223π​​=43π​
223π​​
使用分式法则: acb​​=c⋅ab​=2⋅23π​
数字相乘:2⋅2=4=43π​
22πn​=πn
22πn​
数字相除:22​=1=πn
=43π​+πn
x=43π​+πn
x=43π​+πn
x=43π​+πn
x=43π​+πn
合并所有解x=2arcsin(1715​)​+πn,x=2π​−2arcsin(1715​)​+πn,x=43π​+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 tan(2x)+sec(2x)=4检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2arcsin(1715​)​+πn的解:真
2arcsin(1715​)​+πn
代入 n=12arcsin(1715​)​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=4代入x=2arcsin(1715​)​+π1tan(2(2arcsin(1715​)​+π1))+sec(2(2arcsin(1715​)​+π1))=4
整理后得4=4
⇒真
检验 2π​−2arcsin(1715​)​+πn的解:假
2π​−2arcsin(1715​)​+πn
代入 n=12π​−2arcsin(1715​)​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=4代入x=2π​−2arcsin(1715​)​+π1tan(2(2π​−2arcsin(1715​)​+π1))+sec(2(2π​−2arcsin(1715​)​+π1))=4
整理后得−4=4
⇒假
检验 43π​+πn的解:假
43π​+πn
代入 n=143π​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=4代入x=43π​+π1tan(2(43π​+π1))+sec(2(43π​+π1))=4
未定义
⇒假
x=2arcsin(1715​)​+πn
以小数形式表示解x=21.08083…​+πn

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sqrt(3)tan(θ-20)=tan^2(45)3​tan(θ−20∘)=tan2(45∘)0=-2sin(x)-4cos(2x)0=−2sin(x)−4cos(2x)-0.1429=cos(C)−0.1429=cos(C)sin(4θ)=0.345sin(4θ)=0.345-3=cot^2(x)+3csc(x)−3=cot2(x)+3csc(x)
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