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2cos(3x)=1+cos(x)

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解答

2cos(3x)=1+cos(x)

解答

x=2πn,x=1.71777…+2πn,x=−1.71777…+2πn,x=2.59356…+2πn,x=−2.59356…+2πn
+1
度数
x=0∘+360∘n,x=98.42105…∘+360∘n,x=−98.42105…∘+360∘n,x=148.60028…∘+360∘n,x=−148.60028…∘+360∘n
求解步骤
2cos(3x)=1+cos(x)
两边减去 1+cos(x)2cos(3x)−1−cos(x)=0
使用三角恒等式改写
−1−cos(x)+2cos(3x)
cos(3x)=4cos3(x)−3cos(x)
cos(3x)
使用三角恒等式改写
cos(3x)
改写为=cos(2x+x)
使用角和恒等式: cos(s+t)=cos(s)cos(t)−sin(s)sin(t)=cos(2x)cos(x)−sin(2x)sin(x)
使用倍角公式: sin(2x)=2sin(x)cos(x)=cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
化简 cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x):cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)=2sin2(x)cos(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+csin(x)sin(x)=sin1+1(x)=2cos(x)sin1+1(x)
数字相加:1+1=2=2cos(x)sin2(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
使用倍角公式: cos(2x)=2cos2(x)−1=(2cos2(x)−1)cos(x)−2sin2(x)cos(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
乘开 (2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x):4cos3(x)−3cos(x)
(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
=cos(x)(2cos2(x)−1)−2cos(x)(1−cos2(x))
乘开 cos(x)(2cos2(x)−1):2cos3(x)−cos(x)
cos(x)(2cos2(x)−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=cos(x),b=2cos2(x),c=1=cos(x)2cos2(x)−cos(x)1
=2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
化简 2cos2(x)cos(x)−1⋅cos(x):2cos3(x)−cos(x)
2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
数字相加:2+1=3=2cos3(x)
1⋅cos(x)=cos(x)
1cos(x)
乘以:1⋅cos(x)=cos(x)=cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
乘开 −2cos(x)(1−cos2(x)):−2cos(x)+2cos3(x)
−2cos(x)(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−2cos(x),b=1,c=cos2(x)=−2cos(x)1−(−2cos(x))cos2(x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
化简 −2⋅1⋅cos(x)+2cos2(x)cos(x):−2cos(x)+2cos3(x)
−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
2⋅1⋅cos(x)=2cos(x)
2⋅1cos(x)
数字相乘:2⋅1=2=2cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
数字相加:2+1=3=2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
化简 2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x):4cos3(x)−3cos(x)
2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
对同类项分组=2cos3(x)+2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
同类项相加:2cos3(x)+2cos3(x)=4cos3(x)=4cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
同类项相加:−cos(x)−2cos(x)=−3cos(x)=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=−1−cos(x)+2(4cos3(x)−3cos(x))
化简 −1−cos(x)+2(4cos3(x)−3cos(x)):−7cos(x)+8cos3(x)−1
−1−cos(x)+2(4cos3(x)−3cos(x))
乘开 2(4cos3(x)−3cos(x)):8cos3(x)−6cos(x)
2(4cos3(x)−3cos(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=4cos3(x),c=3cos(x)=2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x)
化简 2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x):8cos3(x)−6cos(x)
2⋅4cos3(x)−2⋅3cos(x)
数字相乘:2⋅4=8=8cos3(x)−2⋅3cos(x)
数字相乘:2⋅3=6=8cos3(x)−6cos(x)
=8cos3(x)−6cos(x)
=−1−cos(x)+8cos3(x)−6cos(x)
化简 −1−cos(x)+8cos3(x)−6cos(x):−7cos(x)+8cos3(x)−1
−1−cos(x)+8cos3(x)−6cos(x)
对同类项分组=−cos(x)+8cos3(x)−6cos(x)−1
同类项相加:−cos(x)−6cos(x)=−7cos(x)=−7cos(x)+8cos3(x)−1
=−7cos(x)+8cos3(x)−1
=−7cos(x)+8cos3(x)−1
−1−7cos(x)+8cos3(x)=0
用替代法求解
−1−7cos(x)+8cos3(x)=0
令:cos(x)=u−1−7u+8u3=0
−1−7u+8u3=0:u=1,u=4−2+2​​,u=−42+2​​
−1−7u+8u3=0
改写成标准形式 an​xn+…+a1​x+a0​=08u3−7u−1=0
因式分解 8u3−7u−1:(u−1)(8u2+8u+1)
8u3−7u−1
使用有理根定理
a0​=1,an​=8
a0​的除数:1,an​的除数:1,2,4,8
因此,检验以下有理数:±1,2,4,81​
11​ 是表达式的根,所以因式分解 u−1
=(u−1)u−18u3−7u−1​
u−18u3−7u−1​=8u2+8u+1
u−18u3−7u−1​
对 u−18u3−7u−1​做除法:u−18u3−7u−1​=8u2+u−18u2−7u−1​
将分子 8u3−7u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:u8u3​=8u2
商=8u2
将 u−1 乘以 8u2:8u3−8u2将 8u3−7u−1 减去 8u3−8u2 得到新的余数余数=8u2−7u−1
因此u−18u3−7u−1​=8u2+u−18u2−7u−1​
=8u2+u−18u2−7u−1​
对 u−18u2−7u−1​做除法:u−18u2−7u−1​=8u+u−1u−1​
将分子 8u2−7u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:u8u2​=8u
商=8u
将 u−1 乘以 8u:8u2−8u将 8u2−7u−1 减去 8u2−8u 得到新的余数余数=u−1
因此u−18u2−7u−1​=8u+u−1u−1​
=8u2+8u+u−1u−1​
对 u−1u−1​做除法:u−1u−1​=1
将分子 u−1 与除数 u−1
的首项系数相除:uu​=1
商=1
将 u−1 乘以 1:u−1将 u−1 减去 u−1 得到新的余数余数=0
因此u−1u−1​=1
=8u2+8u+1
=(u−1)(8u2+8u+1)
(u−1)(8u2+8u+1)=0
使用零因数法则: If ab=0then a=0or b=0u−1=0or8u2+8u+1=0
解 u−1=0:u=1
u−1=0
将 1到右边
u−1=0
两边加上 1u−1+1=0+1
化简u=1
u=1
解 8u2+8u+1=0:u=4−2+2​​,u=−42+2​​
8u2+8u+1=0
使用求根公式求解
8u2+8u+1=0
二次方程求根公式:
若 a=8,b=8,c=1u1,2​=2⋅8−8±82−4⋅8⋅1​​
u1,2​=2⋅8−8±82−4⋅8⋅1​​
82−4⋅8⋅1​=42​
82−4⋅8⋅1​
数字相乘:4⋅8⋅1=32=82−32​
82=64=64−32​
数字相减:64−32=32=32​
32质因数分解:25
32
32除以 232=16⋅2=2⋅16
16除以 216=8⋅2=2⋅2⋅8
8除以 28=4⋅2=2⋅2⋅2⋅4
4除以 24=2⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2
2 是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅2
=25
=25​
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=24⋅2​
使用根式运算法则: =2​24​
使用根式运算法则: 24​=224​=22=222​
整理后得=42​
u1,2​=2⋅8−8±42​​
将解分隔开u1​=2⋅8−8+42​​,u2​=2⋅8−8−42​​
u=2⋅8−8+42​​:4−2+2​​
2⋅8−8+42​​
数字相乘:2⋅8=16=16−8+42​​
分解 −8+42​:4(−2+2​)
−8+42​
改写为=−4⋅2+42​
因式分解出通项 4=4(−2+2​)
=164(−2+2​)​
约分:4=4−2+2​​
u=2⋅8−8−42​​:−42+2​​
2⋅8−8−42​​
数字相乘:2⋅8=16=16−8−42​​
分解 −8−42​:−4(2+2​)
−8−42​
改写为=−4⋅2−42​
因式分解出通项 4=−4(2+2​)
=−164(2+2​)​
约分:4=−42+2​​
二次方程组的解是:u=4−2+2​​,u=−42+2​​
解为u=1,u=4−2+2​​,u=−42+2​​
u=cos(x)代回cos(x)=1,cos(x)=4−2+2​​,cos(x)=−42+2​​
cos(x)=1,cos(x)=4−2+2​​,cos(x)=−42+2​​
cos(x)=1:x=2πn
cos(x)=1
cos(x)=1的通解
cos(x) 周期表(周期为 2πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=0+2πn
x=0+2πn
解 x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
cos(x)=4−2+2​​:x=arccos(4−2+2​​)+2πn,x=−arccos(4−2+2​​)+2πn
cos(x)=4−2+2​​
使用反三角函数性质
cos(x)=4−2+2​​
cos(x)=4−2+2​​的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(4−2+2​​)+2πn,x=−arccos(4−2+2​​)+2πn
x=arccos(4−2+2​​)+2πn,x=−arccos(4−2+2​​)+2πn
cos(x)=−42+2​​:x=arccos(−42+2​​)+2πn,x=−arccos(−42+2​​)+2πn
cos(x)=−42+2​​
使用反三角函数性质
cos(x)=−42+2​​
cos(x)=−42+2​​的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−42+2​​)+2πn,x=−arccos(−42+2​​)+2πn
x=arccos(−42+2​​)+2πn,x=−arccos(−42+2​​)+2πn
合并所有解x=2πn,x=arccos(4−2+2​​)+2πn,x=−arccos(4−2+2​​)+2πn,x=arccos(−42+2​​)+2πn,x=−arccos(−42+2​​)+2πn
以小数形式表示解x=2πn,x=1.71777…+2πn,x=−1.71777…+2πn,x=2.59356…+2πn,x=−2.59356…+2πn

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