解答
cosh(2x)+sinh2(x)−13sinh(x)=−3
解答
x=ln(1.38742…),x=ln(8.12310…)
+1
度数
x=18.76151…∘,x=120.01818…∘求解步骤
cosh(2x)+sinh2(x)−13sinh(x)=−3
使用三角恒等式改写
cosh(2x)+sinh2(x)−13sinh(x)=−3
使用双曲函数恒等式: sinh(x)=2ex−e−xcosh(2x)+(2ex−e−x)2−13⋅2ex−e−x=−3
使用双曲函数恒等式: cosh(x)=2ex+e−x2e2x+e−2x+(2ex−e−x)2−13⋅2ex−e−x=−3
2e2x+e−2x+(2ex−e−x)2−13⋅2ex−e−x=−3
2e2x+e−2x+(2ex−e−x)2−13⋅2ex−e−x=−3:x=ln(1.38742…),x=ln(8.12310…)
2e2x+e−2x+(2ex−e−x)2−13⋅2ex−e−x=−3
在两边乘以 22e2x+e−2x⋅2+(2ex−e−x)2⋅2−13⋅2ex−e−x⋅2=−3⋅2
化简 2e2x+e−2x⋅2+(2ex−e−x)2⋅2−13⋅2ex−e−x⋅2:e2x+e−2x+2(ex−e−x)2−13(ex−e−x)
2e2x+e−2x⋅2+(2ex−e−x)2⋅2−13⋅2ex−e−x⋅2
2e2x+e−2x⋅2=e2x+e−2x
2e2x+e−2x⋅2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=2(e2x+e−2x)⋅2
约分:2=e2x+e−2x
(2ex−e−x)2⋅2=2(ex−e−x)2
(2ex−e−x)2⋅2
(2ex−e−x)2=22(ex−e−x)2
(2ex−e−x)2
使用指数法则: (ba)c=bcac=22(ex−e−x)2
=2⋅22(ex−e−x)2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=22(ex−e−x)2⋅2
约分:2=2(ex−e−x)2
13⋅2ex−e−x⋅2=13(ex−e−x)
13⋅2ex−e−x⋅2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=2(ex−e−x)⋅13⋅2
约分:2=(ex−e−x)⋅13
=e2x+e−2x+2(ex−e−x)2−13(ex−e−x)
e2x+e−2x+2(ex−e−x)2−13(ex−e−x)=−6
使用指数运算法则
e2x+e−2x+2(ex−e−x)2−13(ex−e−x)=−6
使用指数法则: abc=(ab)ce2x=(ex)2,e−2x=(ex)−2,e−x=(ex)−1(ex)2+(ex)−2+2(ex−(ex)−1)2−13(ex−(ex)−1)=−6
(ex)2+(ex)−2+2(ex−(ex)−1)2−13(ex−(ex)−1)=−6
用ex=u 改写方程式(u)2+(u)−2+2(u−(u)−1)2−13(u−(u)−1)=−6
解 u2+u−2+2(u−u−1)2−13(u−u−1)=−6:u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
u2+u−2+2(u−u−1)2−13(u−u−1)=−6
整理后得u2+u21+2u2(u2−1)2−13(u−u1)=−6
乘以最小公倍数
u2+u21+2u2(u2−1)2−13(u−u1)=−6
找到 u2,2u2 的最小公倍数:2u2
u2,2u2
最小公倍数 (LCM)
计算出由出现在 u2 或 2u2中的因子组成的表达式=2u2
乘以最小公倍数=2u2u2⋅2u2+u21⋅2u2+2u2(u2−1)2⋅2u2−13(u−u1)⋅2u2=−6⋅2u2
化简
u2⋅2u2+u21⋅2u2+2u2(u2−1)2⋅2u2−13(u−u1)⋅2u2=−6⋅2u2
化简 u2⋅2u2:2u4
u2⋅2u2
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u2=u2+2=2u2+2
数字相加:2+2=4=2u4
化简 u21⋅2u2:2
u21⋅2u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=u21⋅2u2
约分:u2=1⋅2
数字相乘:1⋅2=2=2
化简 2u2(u2−1)2⋅2u2:(u2−1)2
2u2(u2−1)2⋅2u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=2u2(u2−1)2⋅2u2
约分:2=u2(u2−1)2u2
约分:u2=(u2−1)2
化简 −13(u−u1)⋅2u2:−26u2(u−u1)
−13(u−u1)⋅2u2
数字相乘:13⋅2=26=−26u2(u−u1)
化简 −6⋅2u2:−12u2
−6⋅2u2
数字相乘:6⋅2=12=−12u2
2u4+2+(u2−1)2−26u2(u−u1)=−12u2
2u4+2+(u2−1)2−26u2(u−u1)=−12u2
展开 2u4+2+(u2−1)2−26u2(u−u1):3u4−26u3−2u2+26u+3
2u4+2+(u2−1)2−26u2(u−u1)
(u2−1)2:u4−2u2+1
使用完全平方公式: (a−b)2=a2−2ab+b2a=u2,b=1
=(u2)2−2u2⋅1+12
化简 (u2)2−2u2⋅1+12:u4−2u2+1
(u2)2−2u2⋅1+12
使用法则 1a=112=1=(u2)2−2⋅1⋅u2+1
(u2)2=u4
(u2)2
使用指数法则: (ab)c=abc=u2⋅2
数字相乘:2⋅2=4=u4
2u2⋅1=2u2
2u2⋅1
数字相乘:2⋅1=2=2u2
=u4−2u2+1
=u4−2u2+1
=2u4+2+u4−2u2+1−26u2(u−u1)
乘开 −26u2(u−u1):−26u3+26u
−26u2(u−u1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−26u2,b=u,c=u1=−26u2u−(−26u2)u1
使用加减运算法则−(−a)=a=−26u2u+26⋅u1u2
化简 −26u2u+26⋅u1u2:−26u3+26u
−26u2u+26⋅u1u2
26u2u=26u3
26u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=26u2+1
数字相加:2+1=3=26u3
26⋅u1u2=26u
26⋅u1u2
分式相乘: a⋅cb=ca⋅b=u1⋅26u2
数字相乘:1⋅26=26=u26u2
约分:u=26u
=−26u3+26u
=−26u3+26u
=2u4+2+u4−2u2+1−26u3+26u
化简 2u4+2+u4−2u2+1−26u3+26u:3u4−26u3−2u2+26u+3
2u4+2+u4−2u2+1−26u3+26u
对同类项分组=2u4+u4−26u3−2u2+26u+2+1
同类项相加:2u4+u4=3u4=3u4−26u3−2u2+26u+2+1
数字相加:2+1=3=3u4−26u3−2u2+26u+3
=3u4−26u3−2u2+26u+3
3u4−26u3−2u2+26u+3=−12u2
3u4−26u3−2u2+26u+3=−12u2
解 3u4−26u3−2u2+26u+3=−12u2:u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
3u4−26u3−2u2+26u+3=−12u2
将 12u2para o lado esquerdo
3u4−26u3−2u2+26u+3=−12u2
两边加上 12u23u4−26u3−2u2+26u+3+12u2=−12u2+12u2
化简3u4−26u3+10u2+26u+3=0
3u4−26u3+10u2+26u+3=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 3u4−26u3+10u2+26u+3=0 的一个解:u≈−0.12310…
3u4−26u3+10u2+26u+3=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=3u4−26u3+10u2+26u+3
找到 f′(u):12u3−78u2+20u+26
dud(3u4−26u3+10u2+26u+3)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(3u4)−dud(26u3)+dud(10u2)+dud(26u)+dud(3)
dud(3u4)=12u3
dud(3u4)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u4)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅4u4−1
化简=12u3
dud(26u3)=78u2
dud(26u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=26dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=26⋅3u3−1
化简=78u2
dud(10u2)=20u
dud(10u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=10dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=10⋅2u2−1
化简=20u
dud(26u)=26
dud(26u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=26dudu
使用常见微分定则: dudu=1=26⋅1
化简=26
dud(3)=0
dud(3)
常数微分: dxd(a)=0=0
=12u3−78u2+20u+26+0
化简=12u3−78u2+20u+26
令 u0=0计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=−0.11538…:Δu1=0.11538…
f(u0)=3⋅04−26⋅03+10⋅02+26⋅0+3=3f′(u0)=12⋅03−78⋅02+20⋅0+26=26u1=−0.11538…
Δu1=∣−0.11538…−0∣=0.11538…Δu1=0.11538…
u2=−0.12305…:Δu2=0.00766…
f(u1)=3(−0.11538…)4−26(−0.11538…)3+10(−0.11538…)2+26(−0.11538…)+3=0.17360…f′(u1)=12(−0.11538…)3−78(−0.11538…)2+20(−0.11538…)+26=22.63541…u2=−0.12305…
Δu2=∣−0.12305…−(−0.11538…)∣=0.00766…Δu2=0.00766…
u3=−0.12310…:Δu3=0.00005…
f(u2)=3(−0.12305…)4−26(−0.12305…)3+10(−0.12305…)2+26(−0.12305…)+3=0.00114…f′(u2)=12(−0.12305…)3−78(−0.12305…)2+20(−0.12305…)+26=22.33544…u3=−0.12310…
Δu3=∣−0.12310…−(−0.12305…)∣=0.00005…Δu3=0.00005…
u4=−0.12310…:Δu4=2.33489E−9
f(u3)=3(−0.12310…)4−26(−0.12310…)3+10(−0.12310…)2+26(−0.12310…)+3=5.21461E−8f′(u3)=12(−0.12310…)3−78(−0.12310…)2+20(−0.12310…)+26=22.33340…u4=−0.12310…
Δu4=∣−0.12310…−(−0.12310…)∣=2.33489E−9Δu4=2.33489E−9
u≈−0.12310…
使用长除法 Equation0:u+0.12310…3u4−26u3+10u2+26u+3=3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…
3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…=0 的一个解:u≈−0.72075…
3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…
找到 f′(u):9u2−52.73863…u+13.24621…
dud(3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(3u3)−dud(26.36931…u2)+dud(13.24621…u)+dud(24.36931…)
dud(3u3)=9u2
dud(3u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u3)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅3u3−1
化简=9u2
dud(26.36931…u2)=52.73863…u
dud(26.36931…u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=26.36931…dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=26.36931…⋅2u2−1
化简=52.73863…u
dud(13.24621…u)=13.24621…
dud(13.24621…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=13.24621…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=13.24621…⋅1
化简=13.24621…
dud(24.36931…)=0
dud(24.36931…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=9u2−52.73863…u+13.24621…+0
化简=9u2−52.73863…u+13.24621…
令 u0=−2计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=−1.14944…:Δu1=0.85055…
f(u0)=3(−2)3−26.36931…(−2)2+13.24621…(−2)+24.36931…=−131.60037…f′(u0)=9(−2)2−52.73863…(−2)+13.24621…=154.72347…u1=−1.14944…
Δu1=∣−1.14944…−(−2)∣=0.85055…Δu1=0.85055…
u2=−0.79668…:Δu2=0.35276…
f(u1)=3(−1.14944…)3−26.36931…(−1.14944…)2+13.24621…(−1.14944…)+24.36931…=−30.25251…f′(u1)=9(−1.14944…)2−52.73863…(−1.14944…)+13.24621…=85.75760…u2=−0.79668…
Δu2=∣−0.79668…−(−1.14944…)∣=0.35276…Δu2=0.35276…
u3=−0.72390…:Δu3=0.07277…
f(u2)=3(−0.79668…)3−26.36931…(−0.79668…)2+13.24621…(−0.79668…)+24.36931…=−4.43722…f′(u2)=9(−0.79668…)2−52.73863…(−0.79668…)+13.24621…=60.97432…u3=−0.72390…
Δu3=∣−0.72390…−(−0.79668…)∣=0.07277…Δu3=0.07277…
u4=−0.72076…:Δu4=0.00314…
f(u3)=3(−0.72390…)3−26.36931…(−0.72390…)2+13.24621…(−0.72390…)+24.36931…=−0.17646…f′(u3)=9(−0.72390…)2−52.73863…(−0.72390…)+13.24621…=56.14052…u4=−0.72076…
Δu4=∣−0.72076…−(−0.72390…)∣=0.00314…Δu4=0.00314…
u5=−0.72075…:Δu5=5.80676E−6
f(u4)=3(−0.72076…)3−26.36931…(−0.72076…)2+13.24621…(−0.72076…)+24.36931…=−0.00032…f′(u4)=9(−0.72076…)2−52.73863…(−0.72076…)+13.24621…=55.93389…u5=−0.72075…
Δu5=∣−0.72075…−(−0.72076…)∣=5.80676E−6Δu5=5.80676E−6
u6=−0.72075…:Δu6=1.98067E−11
f(u5)=3(−0.72075…)3−26.36931…(−0.72075…)2+13.24621…(−0.72075…)+24.36931…=−1.10786E−9f′(u5)=9(−0.72075…)2−52.73863…(−0.72075…)+13.24621…=55.93351…u6=−0.72075…
Δu6=∣−0.72075…−(−0.72075…)∣=1.98067E−11Δu6=1.98067E−11
u≈−0.72075…
使用长除法 Equation0:u+0.72075…3u3−26.36931…u2+13.24621…u+24.36931…=3u2−28.53159…u+33.81062…
3u2−28.53159…u+33.81062…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 3u2−28.53159…u+33.81062…=0 的一个解:u≈1.38742…
3u2−28.53159…u+33.81062…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=3u2−28.53159…u+33.81062…
找到 f′(u):6u−28.53159…
dud(3u2−28.53159…u+33.81062…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud(3u2)−dud(28.53159…u)+dud(33.81062…)
dud(3u2)=6u
dud(3u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u2)
使用幂法则: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅2u2−1
化简=6u
dud(28.53159…u)=28.53159…
dud(28.53159…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=28.53159…dudu
使用常见微分定则: dudu=1=28.53159…⋅1
化简=28.53159…
dud(33.81062…)=0
dud(33.81062…)
常数微分: dxd(a)=0=0
=6u−28.53159…+0
化简=6u−28.53159…
令 u0=1计算 un+1 至 Δun+1<0.000001
u1=1.36744…:Δu1=0.36744…
f(u0)=3⋅12−28.53159…⋅1+33.81062…=8.27902…f′(u0)=6⋅1−28.53159…=−22.53159…u1=1.36744…
Δu1=∣1.36744…−1∣=0.36744…Δu1=0.36744…
u2=1.38736…:Δu2=0.01992…
f(u1)=3⋅1.36744…2−28.53159…⋅1.36744…+33.81062…=0.40503…f′(u1)=6⋅1.36744…−28.53159…=−20.32694…u2=1.38736…
Δu2=∣1.38736…−1.36744…∣=0.01992…Δu2=0.01992…
u3=1.38742…:Δu3=0.00005…
f(u2)=3⋅1.38736…2−28.53159…⋅1.38736…+33.81062…=0.00119…f′(u2)=6⋅1.38736…−28.53159…=−20.20739…u3=1.38742…
Δu3=∣1.38742…−1.38736…∣=0.00005…Δu3=0.00005…
u4=1.38742…:Δu4=5.15864E−10
f(u3)=3⋅1.38742…2−28.53159…⋅1.38742…+33.81062…=1.04241E−8f′(u3)=6⋅1.38742…−28.53159…=−20.20703…u4=1.38742…
Δu4=∣1.38742…−1.38742…∣=5.15864E−10Δu4=5.15864E−10
u≈1.38742…
使用长除法 Equation0:u−1.38742…3u2−28.53159…u+33.81062…=3u−24.36931…
3u−24.36931…≈0
u≈8.12310…
解为u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 u2+u−2+2(u−u−1)2−13(u−u−1) 的分母,令其等于零
解 u2=0:u=0
u2=0
使用法则 xn=0⇒x=0
u=0
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
u≈−0.12310…,u≈−0.72075…,u≈1.38742…,u≈8.12310…
代回 u=ex,求解 x
解 ex=−0.12310…:x∈R无解
ex=−0.12310…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
解 ex=−0.72075…:x∈R无解
ex=−0.72075…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
解 ex=1.38742…:x=ln(1.38742…)
ex=1.38742…
使用指数运算法则
ex=1.38742…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(1.38742…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(1.38742…)
x=ln(1.38742…)
解 ex=8.12310…:x=ln(8.12310…)
ex=8.12310…
使用指数运算法则
ex=8.12310…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(8.12310…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(8.12310…)
x=ln(8.12310…)
x=ln(1.38742…),x=ln(8.12310…)
x=ln(1.38742…),x=ln(8.12310…)