解答
cot(θ)+2csc(θ)=6
解答
θ=0.50017…+2πn,θ=2.97171…+2πn
+1
度数
θ=28.65815…∘+360∘n,θ=170.26648…∘+360∘n求解步骤
cot(θ)+2csc(θ)=6
两边减去 6cot(θ)+2csc(θ)−6=0
用 sin, cos 表示sin(θ)cos(θ)+2⋅sin(θ)1−6=0
化简 sin(θ)cos(θ)+2⋅sin(θ)1−6:sin(θ)cos(θ)+2−6sin(θ)
sin(θ)cos(θ)+2⋅sin(θ)1−6
2⋅sin(θ)1=sin(θ)2
2⋅sin(θ)1
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=sin(θ)1⋅2
数字相乘:1⋅2=2=sin(θ)2
=sin(θ)cos(θ)+sin(θ)2−6
合并分式 sin(θ)cos(θ)+sin(θ)2:sin(θ)cos(θ)+2
使用法则 ca±cb=ca±b=sin(θ)cos(θ)+2
=sin(θ)cos(θ)+2−6
将项转换为分式: 6=sin(θ)6sin(θ)=sin(θ)cos(θ)+2−sin(θ)6sin(θ)
因为分母相等,所以合并分式: ca±cb=ca±b=sin(θ)cos(θ)+2−6sin(θ)
sin(θ)cos(θ)+2−6sin(θ)=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=0cos(θ)+2−6sin(θ)=0
两边加上 6sin(θ)cos(θ)+2=6sin(θ)
两边进行平方(cos(θ)+2)2=(6sin(θ))2
两边减去 (6sin(θ))2(cos(θ)+2)2−36sin2(θ)=0
使用三角恒等式改写
(2+cos(θ))2−36sin2(θ)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(2+cos(θ))2−36(1−cos2(θ))
化简 (2+cos(θ))2−36(1−cos2(θ)):37cos2(θ)+4cos(θ)−32
(2+cos(θ))2−36(1−cos2(θ))
(2+cos(θ))2:4+4cos(θ)+cos2(θ)
使用完全平方公式: (a+b)2=a2+2ab+b2a=2,b=cos(θ)
=22+2⋅2cos(θ)+cos2(θ)
化简 22+2⋅2cos(θ)+cos2(θ):4+4cos(θ)+cos2(θ)
22+2⋅2cos(θ)+cos2(θ)
22=4=4+2⋅2cos(θ)+cos2(θ)
数字相乘:2⋅2=4=4+4cos(θ)+cos2(θ)
=4+4cos(θ)+cos2(θ)
=4+4cos(θ)+cos2(θ)−36(1−cos2(θ))
乘开 −36(1−cos2(θ)):−36+36cos2(θ)
−36(1−cos2(θ))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−36,b=1,c=cos2(θ)=−36⋅1−(−36)cos2(θ)
使用加减运算法则−(−a)=a=−36⋅1+36cos2(θ)
数字相乘:36⋅1=36=−36+36cos2(θ)
=4+4cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ)
化简 4+4cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ):37cos2(θ)+4cos(θ)−32
4+4cos(θ)+cos2(θ)−36+36cos2(θ)
对同类项分组=4cos(θ)+cos2(θ)+36cos2(θ)+4−36
同类项相加:cos2(θ)+36cos2(θ)=37cos2(θ)=4cos(θ)+37cos2(θ)+4−36
数字相加/相减:4−36=−32=37cos2(θ)+4cos(θ)−32
=37cos2(θ)+4cos(θ)−32
=37cos2(θ)+4cos(θ)−32
−32+37cos2(θ)+4cos(θ)=0
用替代法求解
−32+37cos2(θ)+4cos(θ)=0
令:cos(θ)=u−32+37u2+4u=0
−32+37u2+4u=0:u=372(333−1),u=−372(1+333)
−32+37u2+4u=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=037u2+4u−32=0
使用求根公式求解
37u2+4u−32=0
二次方程求根公式:
若 a=37,b=4,c=−32u1,2=2⋅37−4±42−4⋅37(−32)
u1,2=2⋅37−4±42−4⋅37(−32)
42−4⋅37(−32)=1233
42−4⋅37(−32)
使用法则 −(−a)=a=42+4⋅37⋅32
数字相乘:4⋅37⋅32=4736=42+4736
42=16=16+4736
数字相加:16+4736=4752=4752
4752质因数分解:24⋅33⋅11
4752
4752除以 24752=2376⋅2=2⋅2376
2376除以 22376=1188⋅2=2⋅2⋅1188
1188除以 21188=594⋅2=2⋅2⋅2⋅594
594除以 2594=297⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅297
297除以 3297=99⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅99
99除以 399=33⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅33
33除以 333=11⋅3=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅11
2,3,11 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅2⋅2⋅3⋅3⋅3⋅11
=24⋅33⋅11
=24⋅33⋅11
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=24⋅32⋅3⋅11
使用根式运算法则: nab=nanb=24323⋅11
使用根式运算法则: nam=anm24=224=22=22323⋅11
使用根式运算法则: nan=a32=3=22⋅33⋅11
整理后得=1233
u1,2=2⋅37−4±1233
将解分隔开u1=2⋅37−4+1233,u2=2⋅37−4−1233
u=2⋅37−4+1233:372(333−1)
2⋅37−4+1233
数字相乘:2⋅37=74=74−4+1233
分解 −4+1233:4(−1+333)
−4+1233
改写为=−4⋅1+4⋅333
因式分解出通项 4=4(−1+333)
=744(−1+333)
约分:2=372(333−1)
u=2⋅37−4−1233:−372(1+333)
2⋅37−4−1233
数字相乘:2⋅37=74=74−4−1233
分解 −4−1233:−4(1+333)
−4−1233
改写为=−4⋅1−4⋅333
因式分解出通项 4=−4(1+333)
=−744(1+333)
约分:2=−372(1+333)
二次方程组的解是:u=372(333−1),u=−372(1+333)
u=cos(θ)代回cos(θ)=372(333−1),cos(θ)=−372(1+333)
cos(θ)=372(333−1),cos(θ)=−372(1+333)
cos(θ)=372(333−1):θ=arccos(372(333−1))+2πn,θ=2π−arccos(372(333−1))+2πn
cos(θ)=372(333−1)
使用反三角函数性质
cos(θ)=372(333−1)
cos(θ)=372(333−1)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnθ=arccos(372(333−1))+2πn,θ=2π−arccos(372(333−1))+2πn
θ=arccos(372(333−1))+2πn,θ=2π−arccos(372(333−1))+2πn
cos(θ)=−372(1+333):θ=arccos(−372(1+333))+2πn,θ=−arccos(−372(1+333))+2πn
cos(θ)=−372(1+333)
使用反三角函数性质
cos(θ)=−372(1+333)
cos(θ)=−372(1+333)的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnθ=arccos(−372(1+333))+2πn,θ=−arccos(−372(1+333))+2πn
θ=arccos(−372(1+333))+2πn,θ=−arccos(−372(1+333))+2πn
合并所有解θ=arccos(372(333−1))+2πn,θ=2π−arccos(372(333−1))+2πn,θ=arccos(−372(1+333))+2πn,θ=−arccos(−372(1+333))+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 cot(θ)+2csc(θ)=6检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(372(333−1))+2πn的解:真
arccos(372(333−1))+2πn
代入 n=1arccos(372(333−1))+2π1
对于 cot(θ)+2csc(θ)=6代入θ=arccos(372(333−1))+2π1cot(arccos(372(333−1))+2π1)+2csc(arccos(372(333−1))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 2π−arccos(372(333−1))+2πn的解:假
2π−arccos(372(333−1))+2πn
代入 n=12π−arccos(372(333−1))+2π1
对于 cot(θ)+2csc(θ)=6代入θ=2π−arccos(372(333−1))+2π1cot(2π−arccos(372(333−1))+2π1)+2csc(2π−arccos(372(333−1))+2π1)=6
整理后得−6=6
⇒假
检验 arccos(−372(1+333))+2πn的解:真
arccos(−372(1+333))+2πn
代入 n=1arccos(−372(1+333))+2π1
对于 cot(θ)+2csc(θ)=6代入θ=arccos(−372(1+333))+2π1cot(arccos(−372(1+333))+2π1)+2csc(arccos(−372(1+333))+2π1)=6
整理后得6=6
⇒真
检验 −arccos(−372(1+333))+2πn的解:假
−arccos(−372(1+333))+2πn
代入 n=1−arccos(−372(1+333))+2π1
对于 cot(θ)+2csc(θ)=6代入θ=−arccos(−372(1+333))+2π1cot(−arccos(−372(1+333))+2π1)+2csc(−arccos(−372(1+333))+2π1)=6
整理后得−6=6
⇒假
θ=arccos(372(333−1))+2πn,θ=arccos(−372(1+333))+2πn
以小数形式表示解θ=0.50017…+2πn,θ=2.97171…+2πn