解答
6sec(2x)+3tan(2x)−9=0
解答
x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn
+1
度数
x=16.16676…∘+180∘n,x=−34.60171…∘+180∘n求解步骤
6sec(2x)+3tan(2x)−9=0
用 sin, cos 表示6⋅cos(2x)1+3⋅cos(2x)sin(2x)−9=0
化简 6⋅cos(2x)1+3⋅cos(2x)sin(2x)−9:cos(2x)6+3sin(2x)−9cos(2x)
6⋅cos(2x)1+3⋅cos(2x)sin(2x)−9
6⋅cos(2x)1=cos(2x)6
6⋅cos(2x)1
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)1⋅6
数字相乘:1⋅6=6=cos(2x)6
3⋅cos(2x)sin(2x)=cos(2x)3sin(2x)
3⋅cos(2x)sin(2x)
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=cos(2x)sin(2x)⋅3
=cos(2x)6+cos(2x)3sin(2x)−9
合并分式 cos(2x)6+cos(2x)3sin(2x):cos(2x)6+3sin(2x)
使用法则 ca±cb=ca±b=cos(2x)6+3sin(2x)
=cos(2x)3sin(2x)+6−9
将项转换为分式: 9=cos(2x)9cos(2x)=cos(2x)6+sin(2x)⋅3−cos(2x)9cos(2x)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=cos(2x)6+sin(2x)⋅3−9cos(2x)
cos(2x)6+3sin(2x)−9cos(2x)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=06+3sin(2x)−9cos(2x)=0
两边加上 9cos(2x)6+3sin(2x)=9cos(2x)
两边进行平方(6+3sin(2x))2=(9cos(2x))2
两边减去 (9cos(2x))2(6+3sin(2x))2−81cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
(6+3sin(2x))2−81cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=(6+3sin(2x))2−81(1−sin2(2x))
化简 (6+3sin(2x))2−81(1−sin2(2x)):90sin2(2x)+36sin(2x)−45
(6+3sin(2x))2−81(1−sin2(2x))
(6+3sin(2x))2:36+36sin(2x)+9sin2(2x)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=6,b=3sin(2x)
=62+2⋅6⋅3sin(2x)+(3sin(2x))2
化简 62+2⋅6⋅3sin(2x)+(3sin(2x))2:36+36sin(2x)+9sin2(2x)
62+2⋅6⋅3sin(2x)+(3sin(2x))2
62=36
62
62=36=36
2⋅6⋅3sin(2x)=36sin(2x)
2⋅6⋅3sin(2x)
数字相乘:2⋅6⋅3=36=36sin(2x)
(3sin(2x))2=9sin2(2x)
(3sin(2x))2
使用指数法则: (a⋅b)n=anbn=32sin2(2x)
32=9=9sin2(2x)
=36+36sin(2x)+9sin2(2x)
=36+36sin(2x)+9sin2(2x)
=36+36sin(2x)+9sin2(2x)−81(1−sin2(2x))
乘开 −81(1−sin2(2x)):−81+81sin2(2x)
−81(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−81,b=1,c=sin2(2x)=−81⋅1−(−81)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−81⋅1+81sin2(2x)
数字相乘:81⋅1=81=−81+81sin2(2x)
=36+36sin(2x)+9sin2(2x)−81+81sin2(2x)
化简 36+36sin(2x)+9sin2(2x)−81+81sin2(2x):90sin2(2x)+36sin(2x)−45
36+36sin(2x)+9sin2(2x)−81+81sin2(2x)
对同类项分组=36sin(2x)+9sin2(2x)+81sin2(2x)+36−81
同类项相加:9sin2(2x)+81sin2(2x)=90sin2(2x)=36sin(2x)+90sin2(2x)+36−81
数字相加/相减:36−81=−45=90sin2(2x)+36sin(2x)−45
=90sin2(2x)+36sin(2x)−45
=90sin2(2x)+36sin(2x)−45
−45+36sin(2x)+90sin2(2x)=0
用替代法求解
−45+36sin(2x)+90sin2(2x)=0
令:sin(2x)=u−45+36u+90u2=0
−45+36u+90u2=0:u=10−2+36,u=−102+36
−45+36u+90u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=090u2+36u−45=0
使用求根公式求解
90u2+36u−45=0
二次方程求根公式:
若 a=90,b=36,c=−45u1,2=2⋅90−36±362−4⋅90(−45)
u1,2=2⋅90−36±362−4⋅90(−45)
362−4⋅90(−45)=546
362−4⋅90(−45)
使用法则 −(−a)=a=362+4⋅90⋅45
数字相乘:4⋅90⋅45=16200=362+16200
362=1296=1296+16200
数字相加:1296+16200=17496=17496
17496质因数分解:23⋅37
17496
17496除以 217496=8748⋅2=2⋅8748
8748除以 28748=4374⋅2=2⋅2⋅4374
4374除以 24374=2187⋅2=2⋅2⋅2⋅2187
2187除以 32187=729⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅729
729除以 3729=243⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅243
243除以 3243=81⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅81
81除以 381=27⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅3⋅27
27除以 327=9⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3⋅9
9除以 39=3⋅3=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3
2,3 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3⋅3
=23⋅37
=37⋅23
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=36⋅22⋅2⋅3
使用根式运算法则: nab=nanb=22362⋅3
使用根式运算法则: nan=a22=2=2362⋅3
使用根式运算法则: nam=anm36=326=33=33⋅22⋅3
整理后得=546
u1,2=2⋅90−36±546
将解分隔开u1=2⋅90−36+546,u2=2⋅90−36−546
u=2⋅90−36+546:10−2+36
2⋅90−36+546
数字相乘:2⋅90=180=180−36+546
分解 −36+546:18(−2+36)
−36+546
改写为=−18⋅2+18⋅36
因式分解出通项 18=18(−2+36)
=18018(−2+36)
约分:18=10−2+36
u=2⋅90−36−546:−102+36
2⋅90−36−546
数字相乘:2⋅90=180=180−36−546
分解 −36−546:−18(2+36)
−36−546
改写为=−18⋅2−18⋅36
因式分解出通项 18=−18(2+36)
=−18018(2+36)
约分:18=−102+36
二次方程组的解是:u=10−2+36,u=−102+36
u=sin(2x)代回sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36,sin(2x)=−102+36
sin(2x)=10−2+36:x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=10−2+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=10−2+36
sin(2x)=10−2+36的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn,2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
解 2x=arcsin(10−2+36)+2πn:x=2arcsin(10−2+36)+πn
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn
解 2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn:x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(10−2+36)+2πn
两边除以 222x=2π−2arcsin(10−2+36)+22πn
化简x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn
sin(2x)=−102+36:x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
sin(2x)=−102+36
使用反三角函数性质
sin(2x)=−102+36
sin(2x)=−102+36的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn,2x=π+arcsin(102+36)+2πn
解 2x=arcsin(−102+36)+2πn:x=−2arcsin(102+36)+πn
2x=arcsin(−102+36)+2πn
化简 arcsin(−102+36)+2πn:−arcsin(102+36)+2πn
arcsin(−102+36)+2πn
利用以下特性:arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−102+36)=−arcsin(102+36)=−arcsin(102+36)+2πn
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=−arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=−2arcsin(102+36)+22πn
化简x=−2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn
解 2x=π+arcsin(102+36)+2πn:x=2π+2arcsin(102+36)+πn
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 2
2x=π+arcsin(102+36)+2πn
两边除以 222x=2π+2arcsin(102+36)+22πn
化简x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=2π+2arcsin(102+36)+πn
x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
合并所有解x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=2π−2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn,x=2π+2arcsin(102+36)+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 6sec(2x)+3tan(2x)−9=0检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2arcsin(10−2+36)+πn的解:真
2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12arcsin(10−2+36)+π1
对于 6sec(2x)+3tan(2x)−9=0代入x=2arcsin(10−2+36)+π16sec22arcsin(10−2+36)+π1+3tan22arcsin(10−2+36)+π1−9=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π−2arcsin(10−2+36)+πn的解:假
2π−2arcsin(10−2+36)+πn
代入 n=12π−2arcsin(10−2+36)+π1
对于 6sec(2x)+3tan(2x)−9=0代入x=2π−2arcsin(10−2+36)+π16sec22π−2arcsin(10−2+36)+π1+3tan22π−2arcsin(10−2+36)+π1−9=0
整理后得−18=0
⇒假
检验 −2arcsin(102+36)+πn的解:真
−2arcsin(102+36)+πn
代入 n=1−2arcsin(102+36)+π1
对于 6sec(2x)+3tan(2x)−9=0代入x=−2arcsin(102+36)+π16sec2−2arcsin(102+36)+π1+3tan2−2arcsin(102+36)+π1−9=0
整理后得0=0
⇒真
检验 2π+2arcsin(102+36)+πn的解:假
2π+2arcsin(102+36)+πn
代入 n=12π+2arcsin(102+36)+π1
对于 6sec(2x)+3tan(2x)−9=0代入x=2π+2arcsin(102+36)+π16sec22π+2arcsin(102+36)+π1+3tan22π+2arcsin(102+36)+π1−9=0
整理后得−18=0
⇒假
x=2arcsin(10−2+36)+πn,x=−2arcsin(102+36)+πn
以小数形式表示解x=20.56432…+πn,x=−21.20782…+πn