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tan(2x)+sec(2x)=3

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解答

tan(2x)+sec(2x)=3

解答

x=20.92729…​+πn
+1
度数
x=26.56505…∘+180∘n
求解步骤
tan(2x)+sec(2x)=3
两边减去 3tan(2x)+sec(2x)−3=0
用 sin, cos 表示cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−3=0
化简 cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−3:cos(2x)sin(2x)+1−3cos(2x)​
cos(2x)sin(2x)​+cos(2x)1​−3
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​−3
将项转换为分式: 3=cos(2x)3cos(2x)​=cos(2x)sin(2x)+1​−cos(2x)3cos(2x)​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=cos(2x)sin(2x)+1−3cos(2x)​
cos(2x)sin(2x)+1−3cos(2x)​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=0sin(2x)+1−3cos(2x)=0
两边加上 3cos(2x)sin(2x)+1=3cos(2x)
两边进行平方(sin(2x)+1)2=(3cos(2x))2
两边减去 (3cos(2x))2(sin(2x)+1)2−9cos2(2x)=0
使用三角恒等式改写
(1+sin(2x))2−9cos2(2x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=(1+sin(2x))2−9(1−sin2(2x))
化简 (1+sin(2x))2−9(1−sin2(2x)):10sin2(2x)+2sin(2x)−8
(1+sin(2x))2−9(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)−9(1−sin2(2x))
乘开 −9(1−sin2(2x)):−9+9sin2(2x)
−9(1−sin2(2x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−9,b=1,c=sin2(2x)=−9⋅1−(−9)sin2(2x)
使用加减运算法则−(−a)=a=−9⋅1+9sin2(2x)
数字相乘:9⋅1=9=−9+9sin2(2x)
=1+2sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x)
化简 1+2sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x):10sin2(2x)+2sin(2x)−8
1+2sin(2x)+sin2(2x)−9+9sin2(2x)
对同类项分组=2sin(2x)+sin2(2x)+9sin2(2x)+1−9
同类项相加:sin2(2x)+9sin2(2x)=10sin2(2x)=2sin(2x)+10sin2(2x)+1−9
数字相加/相减:1−9=−8=10sin2(2x)+2sin(2x)−8
=10sin2(2x)+2sin(2x)−8
=10sin2(2x)+2sin(2x)−8
−8+10sin2(2x)+2sin(2x)=0
用替代法求解
−8+10sin2(2x)+2sin(2x)=0
令:sin(2x)=u−8+10u2+2u=0
−8+10u2+2u=0:u=54​,u=−1
−8+10u2+2u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=010u2+2u−8=0
使用求根公式求解
10u2+2u−8=0
二次方程求根公式:
若 a=10,b=2,c=−8u1,2​=2⋅10−2±22−4⋅10(−8)​​
u1,2​=2⋅10−2±22−4⋅10(−8)​​
22−4⋅10(−8)​=18
22−4⋅10(−8)​
使用法则 −(−a)=a=22+4⋅10⋅8​
数字相乘:4⋅10⋅8=320=22+320​
22=4=4+320​
数字相加:4+320=324=324​
因式分解数字: 324=182=182​
使用根式运算法则: nan​=a182​=18=18
u1,2​=2⋅10−2±18​
将解分隔开u1​=2⋅10−2+18​,u2​=2⋅10−2−18​
u=2⋅10−2+18​:54​
2⋅10−2+18​
数字相加/相减:−2+18=16=2⋅1016​
数字相乘:2⋅10=20=2016​
约分:4=54​
u=2⋅10−2−18​:−1
2⋅10−2−18​
数字相减:−2−18=−20=2⋅10−20​
数字相乘:2⋅10=20=20−20​
使用分式法则: b−a​=−ba​=−2020​
使用法则 aa​=1=−1
二次方程组的解是:u=54​,u=−1
u=sin(2x)代回sin(2x)=54​,sin(2x)=−1
sin(2x)=54​,sin(2x)=−1
sin(2x)=54​:x=2arcsin(54​)​+πn,x=2π​−2arcsin(54​)​+πn
sin(2x)=54​
使用反三角函数性质
sin(2x)=54​
sin(2x)=54​的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x=arcsin(54​)+2πn,2x=π−arcsin(54​)+2πn
2x=arcsin(54​)+2πn,2x=π−arcsin(54​)+2πn
解 2x=arcsin(54​)+2πn:x=2arcsin(54​)​+πn
2x=arcsin(54​)+2πn
两边除以 2
2x=arcsin(54​)+2πn
两边除以 222x​=2arcsin(54​)​+22πn​
化简x=2arcsin(54​)​+πn
x=2arcsin(54​)​+πn
解 2x=π−arcsin(54​)+2πn:x=2π​−2arcsin(54​)​+πn
2x=π−arcsin(54​)+2πn
两边除以 2
2x=π−arcsin(54​)+2πn
两边除以 222x​=2π​−2arcsin(54​)​+22πn​
化简x=2π​−2arcsin(54​)​+πn
x=2π​−2arcsin(54​)​+πn
x=2arcsin(54​)​+πn,x=2π​−2arcsin(54​)​+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(54​)​+πn,x=2π​−2arcsin(54​)​+πn,x=43π​+πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 tan(2x)+sec(2x)=3检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 2arcsin(54​)​+πn的解:真
2arcsin(54​)​+πn
代入 n=12arcsin(54​)​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=3代入x=2arcsin(54​)​+π1tan(2(2arcsin(54​)​+π1))+sec(2(2arcsin(54​)​+π1))=3
整理后得3=3
⇒真
检验 2π​−2arcsin(54​)​+πn的解:假
2π​−2arcsin(54​)​+πn
代入 n=12π​−2arcsin(54​)​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=3代入x=2π​−2arcsin(54​)​+π1tan(2(2π​−2arcsin(54​)​+π1))+sec(2(2π​−2arcsin(54​)​+π1))=3
整理后得−3=3
⇒假
检验 43π​+πn的解:假
43π​+πn
代入 n=143π​+π1
对于 tan(2x)+sec(2x)=3代入x=43π​+π1tan(2(43π​+π1))+sec(2(43π​+π1))=3
未定义
⇒假
x=2arcsin(54​)​+πn
以小数形式表示解x=20.92729…​+πn

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6sin(x)-5cos(x)=76sin(x)−5cos(x)=73sin^2(x)-7sin(x)=63sin2(x)−7sin(x)=62cos^2(x)-sin^2(x)+1=02cos2(x)−sin2(x)+1=0-6sin(t)+6cos(2t)=0−6sin(t)+6cos(2t)=0cos^2(x)=4cos2(x)=4
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