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sin^4(x/3)+cos^4(x/3)= 5/8

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Lösung

sin4(3x​)+cos4(3x​)=85​

Lösung

x=2π​+6πn,x=211π​+6πn,x=25π​+6πn,x=27π​+6πn,x=π+6πn,x=5π+6πn,x=2π+6πn,x=4π+6πn
+1
Grad
x=90∘+1080∘n,x=990∘+1080∘n,x=450∘+1080∘n,x=630∘+1080∘n,x=180∘+1080∘n,x=900∘+1080∘n,x=360∘+1080∘n,x=720∘+1080∘n
Schritte zur Lösung
sin4(3x​)+cos4(3x​)=85​
Subtrahiere 85​ von beiden Seitensin4(3x​)+cos4(3x​)−85​=0
Vereinfache sin4(3x​)+cos4(3x​)−85​:88sin4(3x​)+8cos4(3x​)−5​
sin4(3x​)+cos4(3x​)−85​
Wandle das Element in einen Bruch um: sin4(3x​)=8sin4(3x​)8​,cos4(3x​)=8cos4(3x​)8​=8sin4(3x​)⋅8​+8cos4(3x​)⋅8​−85​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=8sin4(3x​)⋅8+cos4(3x​)⋅8−5​
88sin4(3x​)+8cos4(3x​)−5​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=08sin4(3x​)+8cos4(3x​)−5=0
Angenommen: u=3x​8sin4(u)+8cos4(u)−5=0
Wende Exponentenregel an: ab=a2ab−2−5+8cos4(u)+8sin2(u)sin2(u)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−5+8cos4(u)+8sin2(u)sin2(u)
Verwende die Pythagoreische Identität: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−5+8cos4(u)+8(1−cos2(u))(1−cos2(u))
Vereinfache −5+8cos4(u)+8(1−cos2(u))(1−cos2(u)):16cos4(u)−16cos2(u)+3
−5+8cos4(u)+8(1−cos2(u))(1−cos2(u))
8(1−cos2(u))(1−cos2(u))=8(1−cos2(u))2
8(1−cos2(u))(1−cos2(u))
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+c(1−cos2(u))(1−cos2(u))=(1−cos2(u))1+1=8(1−cos2(u))1+1
Addiere die Zahlen: 1+1=2=8(1−cos2(u))2
=−5+8cos4(u)+8(−cos2(u)+1)2
(1−cos2(u))2:1−2cos2(u)+cos4(u)
Wende Formel für perfekte quadratische Gleichungen an: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=cos2(u)
=12−2⋅1⋅cos2(u)+(cos2(u))2
Vereinfache 12−2⋅1⋅cos2(u)+(cos2(u))2:1−2cos2(u)+cos4(u)
12−2⋅1⋅cos2(u)+(cos2(u))2
Wende Regel an 1a=112=1=1−2⋅1⋅cos2(u)+(cos2(u))2
2⋅1⋅cos2(u)=2cos2(u)
2⋅1⋅cos2(u)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2cos2(u)
(cos2(u))2=cos4(u)
(cos2(u))2
Wende Exponentenregel an: (ab)c=abc=cos2⋅2(u)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=cos4(u)
=1−2cos2(u)+cos4(u)
=1−2cos2(u)+cos4(u)
=−5+8cos4(u)+8(1−2cos2(u)+cos4(u))
Multipliziere aus 8(1−2cos2(u)+cos4(u)):8−16cos2(u)+8cos4(u)
8(1−2cos2(u)+cos4(u))
Setze Klammern=8⋅1+8(−2cos2(u))+8cos4(u)
Wende Minus-Plus Regeln an+(−a)=−a=8⋅1−8⋅2cos2(u)+8cos4(u)
Vereinfache 8⋅1−8⋅2cos2(u)+8cos4(u):8−16cos2(u)+8cos4(u)
8⋅1−8⋅2cos2(u)+8cos4(u)
Multipliziere die Zahlen: 8⋅1=8=8−8⋅2cos2(u)+8cos4(u)
Multipliziere die Zahlen: 8⋅2=16=8−16cos2(u)+8cos4(u)
=8−16cos2(u)+8cos4(u)
=−5+8cos4(u)+8−16cos2(u)+8cos4(u)
Vereinfache −5+8cos4(u)+8−16cos2(u)+8cos4(u):16cos4(u)−16cos2(u)+3
−5+8cos4(u)+8−16cos2(u)+8cos4(u)
Fasse gleiche Terme zusammen=8cos4(u)−16cos2(u)+8cos4(u)−5+8
Addiere gleiche Elemente: 8cos4(u)+8cos4(u)=16cos4(u)=16cos4(u)−16cos2(u)−5+8
Addiere/Subtrahiere die Zahlen: −5+8=3=16cos4(u)−16cos2(u)+3
=16cos4(u)−16cos2(u)+3
=16cos4(u)−16cos2(u)+3
3−16cos2(u)+16cos4(u)=0
Löse mit Substitution
3−16cos2(u)+16cos4(u)=0
Angenommen: cos(u)=u3−16u2+16u4=0
3−16u2+16u4=0:u=23​​,u=−23​​,u=21​,u=−21​
3−16u2+16u4=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=016u4−16u2+3=0
Schreibe die Gleichung um mit v=u2 und v2=u416v2−16v+3=0
Löse 16v2−16v+3=0:v=43​,v=41​
16v2−16v+3=0
Löse mit der quadratischen Formel
16v2−16v+3=0
Quadratische Formel für Gliechungen:
Für a=16,b=−16,c=3v1,2​=2⋅16−(−16)±(−16)2−4⋅16⋅3​​
v1,2​=2⋅16−(−16)±(−16)2−4⋅16⋅3​​
(−16)2−4⋅16⋅3​=8
(−16)2−4⋅16⋅3​
Wende Exponentenregel an: (−a)n=an,wenn n gerade ist(−16)2=162=162−4⋅16⋅3​
Multipliziere die Zahlen: 4⋅16⋅3=192=162−192​
162=256=256−192​
Subtrahiere die Zahlen: 256−192=64=64​
Faktorisiere die Zahl: 64=82=82​
Wende Radikal Regel an: nan​=a82​=8=8
v1,2​=2⋅16−(−16)±8​
Trenne die Lösungenv1​=2⋅16−(−16)+8​,v2​=2⋅16−(−16)−8​
v=2⋅16−(−16)+8​:43​
2⋅16−(−16)+8​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅1616+8​
Addiere die Zahlen: 16+8=24=2⋅1624​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅16=32=3224​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 8=43​
v=2⋅16−(−16)−8​:41​
2⋅16−(−16)−8​
Wende Regel an −(−a)=a=2⋅1616−8​
Subtrahiere die Zahlen: 16−8=8=2⋅168​
Multipliziere die Zahlen: 2⋅16=32=328​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 8=41​
Die Lösungen für die quadratische Gleichung sind: v=43​,v=41​
v=43​,v=41​
Setze v=u2wiederein,löse für u
Löse u2=43​:u=23​​,u=−23​​
u2=43​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=43​​,u=−43​​
43​​=23​​
43​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​3​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=23​​
−43​​=−23​​
−43​​
Vereinfache 43​​:23​​
43​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​3​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=23​​
=−23​​
u=23​​,u=−23​​
Löse u2=41​:u=21​,u=−21​
u2=41​
Für x2=f(a) sind die Lösungen x=f(a)​,−f(a)​
u=41​​,u=−41​​
41​​=21​
41​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​1​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=21​​
Wende Regel an 1​=1=21​
−41​​=−21​
−41​​
Vereinfache 41​​:21​​
41​​
Wende Radikal Regel an: nba​​=nb​na​​, angenommen a≥0,b≥0=4​1​​
4​=2
4​
Faktorisiere die Zahl: 4=22=22​
Wende Radikal Regel an: nan​=a22​=2=2
=21​​
=−21​​
Wende Regel an 1​=1=−21​
u=21​,u=−21​
Die Lösungen sind
u=23​​,u=−23​​,u=21​,u=−21​
Setze in u=cos(u)eincos(u)=23​​,cos(u)=−23​​,cos(u)=21​,cos(u)=−21​
cos(u)=23​​,cos(u)=−23​​,cos(u)=21​,cos(u)=−21​
cos(u)=23​​:u=6π​+2πn,u=611π​+2πn
cos(u)=23​​
Allgemeine Lösung für cos(u)=23​​
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
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​​​​
u=6π​+2πn,u=611π​+2πn
u=6π​+2πn,u=611π​+2πn
cos(u)=−23​​:u=65π​+2πn,u=67π​+2πn
cos(u)=−23​​
Allgemeine Lösung für cos(u)=−23​​
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
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​​​​
u=65π​+2πn,u=67π​+2πn
u=65π​+2πn,u=67π​+2πn
cos(u)=21​:u=3π​+2πn,u=35π​+2πn
cos(u)=21​
Allgemeine Lösung für cos(u)=21​
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
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​​​​
u=3π​+2πn,u=35π​+2πn
u=3π​+2πn,u=35π​+2πn
cos(u)=−21​:u=32π​+2πn,u=34π​+2πn
cos(u)=−21​
Allgemeine Lösung für cos(u)=−21​
cos(x) Periodizitätstabelle mit 2πn Zyklus:
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​​​​
u=32π​+2πn,u=34π​+2πn
u=32π​+2πn,u=34π​+2πn
Kombiniere alle Lösungenu=6π​+2πn,u=611π​+2πn,u=65π​+2πn,u=67π​+2πn,u=3π​+2πn,u=35π​+2πn,u=32π​+2πn,u=34π​+2πn
Setze in u=3x​ein
3x​=6π​+2πn:x=2π​+6πn
3x​=6π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=6π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅6π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅6π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅6π​+3⋅2πn:2π​+6πn
3⋅6π​+3⋅2πn
3⋅6π​=2π​
3⋅6π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=6π3​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=2π​
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=2π​+6πn
x=2π​+6πn
x=2π​+6πn
x=2π​+6πn
3x​=611π​+2πn:x=211π​+6πn
3x​=611π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=611π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅611π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅611π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅611π​+3⋅2πn:211π​+6πn
3⋅611π​+3⋅2πn
3⋅611π​=211π​
3⋅611π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=611π3​
Multipliziere die Zahlen: 11⋅3=33=633π​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=211π​
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=211π​+6πn
x=211π​+6πn
x=211π​+6πn
x=211π​+6πn
3x​=65π​+2πn:x=25π​+6πn
3x​=65π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=65π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅65π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅65π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅65π​+3⋅2πn:25π​+6πn
3⋅65π​+3⋅2πn
3⋅65π​=25π​
3⋅65π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=65π3​
Multipliziere die Zahlen: 5⋅3=15=615π​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=25π​
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=25π​+6πn
x=25π​+6πn
x=25π​+6πn
x=25π​+6πn
3x​=67π​+2πn:x=27π​+6πn
3x​=67π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=67π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅67π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅67π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅67π​+3⋅2πn:27π​+6πn
3⋅67π​+3⋅2πn
3⋅67π​=27π​
3⋅67π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=67π3​
Multipliziere die Zahlen: 7⋅3=21=621π​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=27π​
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=27π​+6πn
x=27π​+6πn
x=27π​+6πn
x=27π​+6πn
3x​=3π​+2πn:x=π+6πn
3x​=3π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=3π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅3π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅3π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅3π​+3⋅2πn:π+6πn
3⋅3π​+3⋅2πn
3⋅3π​=π
3⋅3π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=3π3​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=π
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=π+6πn
x=π+6πn
x=π+6πn
x=π+6πn
3x​=35π​+2πn:x=5π+6πn
3x​=35π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=35π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅35π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅35π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅35π​+3⋅2πn:5π+6πn
3⋅35π​+3⋅2πn
3⋅35π​=5π
3⋅35π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=35π3​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=5π
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=5π+6πn
x=5π+6πn
x=5π+6πn
x=5π+6πn
3x​=32π​+2πn:x=2π+6πn
3x​=32π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=32π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅32π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅32π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅32π​+3⋅2πn:2π+6πn
3⋅32π​+3⋅2πn
3⋅32π​=2π
3⋅32π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=32π3​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=2π
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=2π+6πn
x=2π+6πn
x=2π+6πn
x=2π+6πn
3x​=34π​+2πn:x=4π+6πn
3x​=34π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 3
3x​=34π​+2πn
Multipliziere beide Seiten mit 333x​=3⋅34π​+3⋅2πn
Vereinfache
33x​=3⋅34π​+3⋅2πn
Vereinfache 33x​:x
33x​
Teile die Zahlen: 33​=1=x
Vereinfache 3⋅34π​+3⋅2πn:4π+6πn
3⋅34π​+3⋅2πn
3⋅34π​=4π
3⋅34π​
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=34π3​
Streiche die gemeinsamen Faktoren: 3=4π
3⋅2πn=6πn
3⋅2πn
Multipliziere die Zahlen: 3⋅2=6=6πn
=4π+6πn
x=4π+6πn
x=4π+6πn
x=4π+6πn
x=2π​+6πn,x=211π​+6πn,x=25π​+6πn,x=27π​+6πn,x=π+6πn,x=5π+6πn,x=2π+6πn,x=4π+6πn

Graph

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