解
sin2(x)⋅cos(x)+1=0
解
以下の解はない:x∈R
解答ステップ
sin2(x)cos(x)+1=0
三角関数の公式を使用して書き換える
1+cos(x)sin2(x)
ピタゴラスの公式を使用する: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=1+cos(x)(1−cos2(x))
1+(1−cos2(x))cos(x)=0
置換で解く
1+(1−cos2(x))cos(x)=0
仮定:cos(x)=u1+(1−u2)u=0
1+(1−u2)u=0:u≈1.32471…
1+(1−u2)u=0
拡張 1+(1−u2)u:1+u−u3
1+(1−u2)u
=1+u(1−u2)
拡張 u(1−u2):u−u3
u(1−u2)
分配法則を適用する: a(b−c)=ab−aca=u,b=1,c=u2=u⋅1−uu2
=1⋅u−u2u
簡素化 1⋅u−u2u:u−u3
1⋅u−u2u
1⋅u=u
1⋅u
乗算:1⋅u=u=u
u2u=u3
u2u
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=u2+1
数を足す:2+1=3=u3
=u−u3
=u−u3
=1+u−u3
1+u−u3=0
標準的な形式で書く anxn+…+a1x+a0=0−u3+u+1=0
ニュートン・ラプソン法を使用して −u3+u+1=0 の解を1つ求める:u≈1.32471…
−u3+u+1=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−u3+u+1
発見する f′(u):−3u2+1
dud(−u3+u+1)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(u3)+dudu+dud(1)
dud(u3)=3u2
dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
簡素化=3u2
dudu=1
dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=1
dud(1)=0
dud(1)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−3u2+1+0
簡素化=−3u2+1
仮定: u0=1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=1.5:Δu1=0.5
f(u0)=−13+1+1=1f′(u0)=−3⋅12+1=−2u1=1.5
Δu1=∣1.5−1∣=0.5Δu1=0.5
u2=1.34782…:Δu2=0.15217…
f(u1)=−1.53+1.5+1=−0.875f′(u1)=−3⋅1.52+1=−5.75u2=1.34782…
Δu2=∣1.34782…−1.5∣=0.15217…Δu2=0.15217…
u3=1.32520…:Δu3=0.02262…
f(u2)=−1.34782…3+1.34782…+1=−0.10068…f′(u2)=−3⋅1.34782…2+1=−4.44990…u3=1.32520…
Δu3=∣1.32520…−1.34782…∣=0.02262…Δu3=0.02262…
u4=1.32471…:Δu4=0.00048…
f(u3)=−1.32520…3+1.32520…+1=−0.00205…f′(u3)=−3⋅1.32520…2+1=−4.26846…u4=1.32471…
Δu4=∣1.32471…−1.32520…∣=0.00048…Δu4=0.00048…
u5=1.32471…:Δu5=2.16754E−7
f(u4)=−1.32471…3+1.32471…+1=−9.24378E−7f′(u4)=−3⋅1.32471…2+1=−4.26463…u5=1.32471…
Δu5=∣1.32471…−1.32471…∣=2.16754E−7Δu5=2.16754E−7
u≈1.32471…
長除法を適用する:u−1.32471…−u3+u+1=−u2−1.32471…u−0.75487…
−u2−1.32471…u−0.75487…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して −u2−1.32471…u−0.75487…=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
−u2−1.32471…u−0.75487…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−u2−1.32471…u−0.75487…
発見する f′(u):−2u−1.32471…
dud(−u2−1.32471…u−0.75487…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(u2)−dud(1.32471…u)−dud(0.75487…)
dud(u2)=2u
dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
簡素化=2u
dud(1.32471…u)=1.32471…
dud(1.32471…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=1.32471…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=1.32471…⋅1
簡素化=1.32471…
dud(0.75487…)=0
dud(0.75487…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−2u−1.32471…−0
簡素化=−2u−1.32471…
仮定: u0=−1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=−0.36299…:Δu1=0.63700…
f(u0)=−(−1)2−1.32471…(−1)−0.75487…=−0.43015…f′(u0)=−2(−1)−1.32471…=0.67528…u1=−0.36299…
Δu1=∣−0.36299…−(−1)∣=0.63700…Δu1=0.63700…
u2=−1.04072…:Δu2=0.67772…
f(u1)=−(−0.36299…)2−1.32471…(−0.36299…)−0.75487…=−0.40577…f′(u1)=−2(−0.36299…)−1.32471…=−0.59873…u2=−1.04072…
Δu2=∣−1.04072…−(−0.36299…)∣=0.67772…Δu2=0.67772…
u3=−0.43374…:Δu3=0.60697…
f(u2)=−(−1.04072…)2−1.32471…(−1.04072…)−0.75487…=−0.45931…f′(u2)=−2(−1.04072…)−1.32471…=0.75672…u3=−0.43374…
Δu3=∣−0.43374…−(−1.04072…)∣=0.60697…Δu3=0.60697…
u4=−1.23950…:Δu4=0.80576…
f(u3)=−(−0.43374…)2−1.32471…(−0.43374…)−0.75487…=−0.36842…f′(u3)=−2(−0.43374…)−1.32471…=−0.45723…u4=−1.23950…
Δu4=∣−1.23950…−(−0.43374…)∣=0.80576…Δu4=0.80576…
u5=−0.67703…:Δu5=0.56247…
f(u4)=−(−1.23950…)2−1.32471…(−1.23950…)−0.75487…=−0.64925…f′(u4)=−2(−1.23950…)−1.32471…=1.15429…u5=−0.67703…
Δu5=∣−0.67703…−(−1.23950…)∣=0.56247…Δu5=0.56247…
u6=10.09982…:Δu6=10.77686…
f(u5)=−(−0.67703…)2−1.32471…(−0.67703…)−0.75487…=−0.31637…f′(u5)=−2(−0.67703…)−1.32471…=0.02935…u6=10.09982…
Δu6=∣10.09982…−(−0.67703…)∣=10.77686…Δu6=10.77686…
u7=4.70404…:Δu7=5.39578…
f(u6)=−10.09982…2−1.32471…⋅10.09982…−0.75487…=−116.14080…f′(u6)=−2⋅10.09982…−1.32471…=−21.52437…u7=4.70404…
Δu7=∣4.70404…−10.09982…∣=5.39578…Δu7=5.39578…
u8=1.99138…:Δu8=2.71265…
f(u7)=−4.70404…2−1.32471…⋅4.70404…−0.75487…=−29.11445…f′(u7)=−2⋅4.70404…−1.32471…=−10.73280…u8=1.99138…
Δu8=∣1.99138…−4.70404…∣=2.71265…Δu8=2.71265…
u9=0.60494…:Δu9=1.38644…
f(u8)=−1.99138…2−1.32471…⋅1.99138…−0.75487…=−7.35852…f′(u8)=−2⋅1.99138…−1.32471…=−5.30749…u9=0.60494…
Δu9=∣0.60494…−1.99138…∣=1.38644…Δu9=1.38644…
u10=−0.15344…:Δu10=0.75838…
f(u9)=−0.60494…2−1.32471…⋅0.60494…−0.75487…=−1.92221…f′(u9)=−2⋅0.60494…−1.32471…=−2.53460…u10=−0.15344…
Δu10=∣−0.15344…−0.60494…∣=0.75838…Δu10=0.75838…
u11=−0.71852…:Δu11=0.56507…
f(u10)=−(−0.15344…)2−1.32471…(−0.15344…)−0.75487…=−0.57515…f′(u10)=−2(−0.15344…)−1.32471…=−1.01783…u11=−0.71852…
Δu11=∣−0.71852…−(−0.15344…)∣=0.56507…Δu11=0.56507…
u12=2.12427…:Δu12=2.84279…
f(u11)=−(−0.71852…)2−1.32471…(−0.71852…)−0.75487…=−0.31931…f′(u11)=−2(−0.71852…)−1.32471…=0.11232…u12=2.12427…
Δu12=∣2.12427…−(−0.71852…)∣=2.84279…Δu12=2.84279…
解を見つけられない
解はu≈1.32471…
代用を戻す u=cos(x)cos(x)≈1.32471…
cos(x)≈1.32471…
cos(x)=1.32471…:解なし
cos(x)=1.32471…
−1≤cos(x)≤1解なし
すべての解を組み合わせる以下の解はない:x∈R