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sin^2(x)*cos(x)+1=0

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Lösung

sin2(x)⋅cos(x)+1=0

Lösung

KeineLo¨sungfu¨rx∈R
Schritte zur Lösung
sin2(x)cos(x)+1=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
1+cos(x)sin2(x)
Verwende die Pythagoreische Identität: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=1+cos(x)(1−cos2(x))
1+(1−cos2(x))cos(x)=0
Löse mit Substitution
1+(1−cos2(x))cos(x)=0
Angenommen: cos(x)=u1+(1−u2)u=0
1+(1−u2)u=0:u≈1.32471…
1+(1−u2)u=0
Schreibe 1+(1−u2)uum:1+u−u3
1+(1−u2)u
=1+u(1−u2)
Multipliziere aus u(1−u2):u−u3
u(1−u2)
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=u,b=1,c=u2=u⋅1−uu2
=1⋅u−u2u
Vereinfache 1⋅u−u2u:u−u3
1⋅u−u2u
1⋅u=u
1⋅u
Multipliziere: 1⋅u=u=u
u2u=u3
u2u
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=u2+1
Addiere die Zahlen: 2+1=3=u3
=u−u3
=u−u3
=1+u−u3
1+u−u3=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=0−u3+u+1=0
Bestimme eine Lösung für −u3+u+1=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈1.32471…
−u3+u+1=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−u3+u+1
Finde f′(u):−3u2+1
dud​(−u3+u+1)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(u3)+dudu​+dud​(1)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
Vereinfache=3u2
dudu​=1
dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1
dud​(1)=0
dud​(1)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−3u2+1+0
Vereinfache=−3u2+1
Angenommen u0​=1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=1.5:Δu1​=0.5
f(u0​)=−13+1+1=1f′(u0​)=−3⋅12+1=−2u1​=1.5
Δu1​=∣1.5−1∣=0.5Δu1​=0.5
u2​=1.34782…:Δu2​=0.15217…
f(u1​)=−1.53+1.5+1=−0.875f′(u1​)=−3⋅1.52+1=−5.75u2​=1.34782…
Δu2​=∣1.34782…−1.5∣=0.15217…Δu2​=0.15217…
u3​=1.32520…:Δu3​=0.02262…
f(u2​)=−1.34782…3+1.34782…+1=−0.10068…f′(u2​)=−3⋅1.34782…2+1=−4.44990…u3​=1.32520…
Δu3​=∣1.32520…−1.34782…∣=0.02262…Δu3​=0.02262…
u4​=1.32471…:Δu4​=0.00048…
f(u3​)=−1.32520…3+1.32520…+1=−0.00205…f′(u3​)=−3⋅1.32520…2+1=−4.26846…u4​=1.32471…
Δu4​=∣1.32471…−1.32520…∣=0.00048…Δu4​=0.00048…
u5​=1.32471…:Δu5​=2.16754E−7
f(u4​)=−1.32471…3+1.32471…+1=−9.24378E−7f′(u4​)=−3⋅1.32471…2+1=−4.26463…u5​=1.32471…
Δu5​=∣1.32471…−1.32471…∣=2.16754E−7Δu5​=2.16754E−7
u≈1.32471…
Wende die schriftliche Division an:u−1.32471…−u3+u+1​=−u2−1.32471…u−0.75487…
−u2−1.32471…u−0.75487…≈0
Bestimme eine Lösung für −u2−1.32471…u−0.75487…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:Keine Lösung für u∈R
−u2−1.32471…u−0.75487…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−u2−1.32471…u−0.75487…
Finde f′(u):−2u−1.32471…
dud​(−u2−1.32471…u−0.75487…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(u2)−dud​(1.32471…u)−dud​(0.75487…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Vereinfache=2u
dud​(1.32471…u)=1.32471…
dud​(1.32471…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=1.32471…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1.32471…⋅1
Vereinfache=1.32471…
dud​(0.75487…)=0
dud​(0.75487…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−2u−1.32471…−0
Vereinfache=−2u−1.32471…
Angenommen u0​=−1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=−0.36299…:Δu1​=0.63700…
f(u0​)=−(−1)2−1.32471…(−1)−0.75487…=−0.43015…f′(u0​)=−2(−1)−1.32471…=0.67528…u1​=−0.36299…
Δu1​=∣−0.36299…−(−1)∣=0.63700…Δu1​=0.63700…
u2​=−1.04072…:Δu2​=0.67772…
f(u1​)=−(−0.36299…)2−1.32471…(−0.36299…)−0.75487…=−0.40577…f′(u1​)=−2(−0.36299…)−1.32471…=−0.59873…u2​=−1.04072…
Δu2​=∣−1.04072…−(−0.36299…)∣=0.67772…Δu2​=0.67772…
u3​=−0.43374…:Δu3​=0.60697…
f(u2​)=−(−1.04072…)2−1.32471…(−1.04072…)−0.75487…=−0.45931…f′(u2​)=−2(−1.04072…)−1.32471…=0.75672…u3​=−0.43374…
Δu3​=∣−0.43374…−(−1.04072…)∣=0.60697…Δu3​=0.60697…
u4​=−1.23950…:Δu4​=0.80576…
f(u3​)=−(−0.43374…)2−1.32471…(−0.43374…)−0.75487…=−0.36842…f′(u3​)=−2(−0.43374…)−1.32471…=−0.45723…u4​=−1.23950…
Δu4​=∣−1.23950…−(−0.43374…)∣=0.80576…Δu4​=0.80576…
u5​=−0.67703…:Δu5​=0.56247…
f(u4​)=−(−1.23950…)2−1.32471…(−1.23950…)−0.75487…=−0.64925…f′(u4​)=−2(−1.23950…)−1.32471…=1.15429…u5​=−0.67703…
Δu5​=∣−0.67703…−(−1.23950…)∣=0.56247…Δu5​=0.56247…
u6​=10.09982…:Δu6​=10.77686…
f(u5​)=−(−0.67703…)2−1.32471…(−0.67703…)−0.75487…=−0.31637…f′(u5​)=−2(−0.67703…)−1.32471…=0.02935…u6​=10.09982…
Δu6​=∣10.09982…−(−0.67703…)∣=10.77686…Δu6​=10.77686…
u7​=4.70404…:Δu7​=5.39578…
f(u6​)=−10.09982…2−1.32471…⋅10.09982…−0.75487…=−116.14080…f′(u6​)=−2⋅10.09982…−1.32471…=−21.52437…u7​=4.70404…
Δu7​=∣4.70404…−10.09982…∣=5.39578…Δu7​=5.39578…
u8​=1.99138…:Δu8​=2.71265…
f(u7​)=−4.70404…2−1.32471…⋅4.70404…−0.75487…=−29.11445…f′(u7​)=−2⋅4.70404…−1.32471…=−10.73280…u8​=1.99138…
Δu8​=∣1.99138…−4.70404…∣=2.71265…Δu8​=2.71265…
u9​=0.60494…:Δu9​=1.38644…
f(u8​)=−1.99138…2−1.32471…⋅1.99138…−0.75487…=−7.35852…f′(u8​)=−2⋅1.99138…−1.32471…=−5.30749…u9​=0.60494…
Δu9​=∣0.60494…−1.99138…∣=1.38644…Δu9​=1.38644…
u10​=−0.15344…:Δu10​=0.75838…
f(u9​)=−0.60494…2−1.32471…⋅0.60494…−0.75487…=−1.92221…f′(u9​)=−2⋅0.60494…−1.32471…=−2.53460…u10​=−0.15344…
Δu10​=∣−0.15344…−0.60494…∣=0.75838…Δu10​=0.75838…
u11​=−0.71852…:Δu11​=0.56507…
f(u10​)=−(−0.15344…)2−1.32471…(−0.15344…)−0.75487…=−0.57515…f′(u10​)=−2(−0.15344…)−1.32471…=−1.01783…u11​=−0.71852…
Δu11​=∣−0.71852…−(−0.15344…)∣=0.56507…Δu11​=0.56507…
u12​=2.12427…:Δu12​=2.84279…
f(u11​)=−(−0.71852…)2−1.32471…(−0.71852…)−0.75487…=−0.31931…f′(u11​)=−2(−0.71852…)−1.32471…=0.11232…u12​=2.12427…
Δu12​=∣2.12427…−(−0.71852…)∣=2.84279…Δu12​=2.84279…
Kann keine Lösung finden
Deshalb ist die Lösungu≈1.32471…
Setze in u=cos(x)eincos(x)≈1.32471…
cos(x)≈1.32471…
cos(x)=1.32471…:Keine Lösung
cos(x)=1.32471…
−1≤cos(x)≤1KeineLo¨sung
Kombiniere alle LösungenKeineLo¨sungfu¨rx∈R

Graph

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Beliebte Beispiele

sin(B)= 1/2 ,a=170sin(B)=21​,a=170sin(x-(5pi)/3)+sin(x+(5pi)/3)=1sin(x−35π​)+sin(x+35π​)=1-sec(x/2)=2csc(x/2)−sec(2x​)=2csc(2x​)sec^2(θ)-sec(θ)=2,θ[0, pi/2 ]sec2(θ)−sec(θ)=2,θ[0,2π​]solvefor x,sin(x)=-0.5solveforx,sin(x)=−0.5
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