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sin(x)cos(2x)= 1/2 (1+sin(x))

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Lösung

sin(x)cos(2x)=21​(1+sin(x))

Lösung

x=−0.86437…+2πn,x=π+0.86437…+2πn
+1
Grad
x=−49.52505…∘+360∘n,x=229.52505…∘+360∘n
Schritte zur Lösung
sin(x)cos(2x)=21​(1+sin(x))
Subtrahiere 21​(1+sin(x)) von beiden Seitensin(x)cos(2x)−21​(1+sin(x))=0
Vereinfache sin(x)cos(2x)−21​(1+sin(x)):22sin(x)cos(2x)−1−sin(x)​
sin(x)cos(2x)−21​(1+sin(x))
21​(1+sin(x))=21+sin(x)​
21​(1+sin(x))
Multipliziere Brüche: a⋅cb​=ca⋅b​=21⋅(1+sin(x))​
1⋅(1+sin(x))=1+sin(x)
1⋅(1+sin(x))
Multipliziere: 1⋅(1+sin(x))=(1+sin(x))=(1+sin(x))
Entferne die Klammern: (a)=a=1+sin(x)
=21+sin(x)​
=sin(x)cos(2x)−2sin(x)+1​
Wandle das Element in einen Bruch um: sin(x)cos(2x)=2sin(x)cos(2x)2​=2sin(x)cos(2x)⋅2​−21+sin(x)​
Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.: ca​±cb​=ca±b​=2sin(x)cos(2x)⋅2−(1+sin(x))​
Multipliziere aus sin(x)cos(2x)⋅2−(1+sin(x)):sin(x)cos(2x)⋅2−1−sin(x)
sin(x)cos(2x)⋅2−(1+sin(x))
=2sin(x)cos(2x)−(1+sin(x))
−(1+sin(x)):−1−sin(x)
−(1+sin(x))
Setze Klammern=−(1)−(sin(x))
Wende Minus-Plus Regeln an+(−a)=−a=−1−sin(x)
=sin(x)cos(2x)⋅2−1−sin(x)
=22sin(x)cos(2x)−1−sin(x)​
22sin(x)cos(2x)−1−sin(x)​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=02sin(x)cos(2x)−1−sin(x)=0
Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten
−1−sin(x)+2cos(2x)sin(x)
Verwende die Doppelwinkelidentität: cos(2x)=1−2sin2(x)=−1−sin(x)+2(1−2sin2(x))sin(x)
Vereinfache −1−sin(x)+2(1−2sin2(x))sin(x):−1+sin(x)−4sin3(x)
−1−sin(x)+2(1−2sin2(x))sin(x)
=−1−sin(x)+2sin(x)(1−2sin2(x))
Multipliziere aus 2sin(x)(1−2sin2(x)):2sin(x)−4sin3(x)
2sin(x)(1−2sin2(x))
Wende das Distributivgesetz an: a(b−c)=ab−aca=2sin(x),b=1,c=2sin2(x)=2sin(x)⋅1−2sin(x)⋅2sin2(x)
=2⋅1⋅sin(x)−2⋅2sin2(x)sin(x)
Vereinfache 2⋅1⋅sin(x)−2⋅2sin2(x)sin(x):2sin(x)−4sin3(x)
2⋅1⋅sin(x)−2⋅2sin2(x)sin(x)
2⋅1⋅sin(x)=2sin(x)
2⋅1⋅sin(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅1=2=2sin(x)
2⋅2sin2(x)sin(x)=4sin3(x)
2⋅2sin2(x)sin(x)
Multipliziere die Zahlen: 2⋅2=4=4sin2(x)sin(x)
Wende Exponentenregel an: ab⋅ac=ab+csin2(x)sin(x)=sin2+1(x)=4sin2+1(x)
Addiere die Zahlen: 2+1=3=4sin3(x)
=2sin(x)−4sin3(x)
=2sin(x)−4sin3(x)
=−1−sin(x)+2sin(x)−4sin3(x)
Addiere gleiche Elemente: −sin(x)+2sin(x)=sin(x)=−1+sin(x)−4sin3(x)
=−1+sin(x)−4sin3(x)
−1+sin(x)−4sin3(x)=0
Löse mit Substitution
−1+sin(x)−4sin3(x)=0
Angenommen: sin(x)=u−1+u−4u3=0
−1+u−4u3=0:u≈−0.76068…
−1+u−4u3=0
Schreibe in der Standard Form an​xn+…+a1​x+a0​=0−4u3+u−1=0
Bestimme eine Lösung für −4u3+u−1=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:u≈−0.76068…
−4u3+u−1=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u3+u−1
Finde f′(u):−12u2+1
dud​(−4u3+u−1)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u3)+dudu​−dud​(1)
dud​(4u3)=12u2
dud​(4u3)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u3)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅3u3−1
Vereinfache=12u2
dudu​=1
dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=1
dud​(1)=0
dud​(1)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−12u2+1−0
Vereinfache=−12u2+1
Angenommen u0​=−1Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=−0.81818…:Δu1​=0.18181…
f(u0​)=−4(−1)3+(−1)−1=2f′(u0​)=−12(−1)2+1=−11u1​=−0.81818…
Δu1​=∣−0.81818…−(−1)∣=0.18181…Δu1​=0.18181…
u2​=−0.76519…:Δu2​=0.05298…
f(u1​)=−4(−0.81818…)3+(−0.81818…)−1=0.37265…f′(u1​)=−12(−0.81818…)2+1=−7.03305…u2​=−0.76519…
Δu2​=∣−0.76519…−(−0.81818…)∣=0.05298…Δu2​=0.05298…
u3​=−0.76072…:Δu3​=0.00447…
f(u2​)=−4(−0.76519…)3+(−0.76519…)−1=0.02696…f′(u2​)=−12(−0.76519…)2+1=−6.02629…u3​=−0.76072…
Δu3​=∣−0.76072…−(−0.76519…)∣=0.00447…Δu3​=0.00447…
u4​=−0.76068…:Δu4​=0.00003…
f(u3​)=−4(−0.76072…)3+(−0.76072…)−1=0.00018…f′(u3​)=−12(−0.76072…)2+1=−5.94435…u4​=−0.76068…
Δu4​=∣−0.76068…−(−0.76072…)∣=0.00003…Δu4​=0.00003…
u5​=−0.76068…:Δu5​=1.46429E−9
f(u4​)=−4(−0.76068…)3+(−0.76068…)−1=8.70343E−9f′(u4​)=−12(−0.76068…)2+1=−5.94378…u5​=−0.76068…
Δu5​=∣−0.76068…−(−0.76068…)∣=1.46429E−9Δu5​=1.46429E−9
u≈−0.76068…
Wende die schriftliche Division an:u+0.76068…−4u3+u−1​=−4u2+3.04275…u−1.31459…
−4u2+3.04275…u−1.31459…≈0
Bestimme eine Lösung für −4u2+3.04275…u−1.31459…=0 nach dem Newton-Raphson-Verfahren:Keine Lösung für u∈R
−4u2+3.04275…u−1.31459…=0
Definition Newton-Raphson-Verfahren
f(u)=−4u2+3.04275…u−1.31459…
Finde f′(u):−8u+3.04275…
dud​(−4u2+3.04275…u−1.31459…)
Wende die Summen-/Differenzregel an: (f±g)′=f′±g′=−dud​(4u2)+dud​(3.04275…u)−dud​(1.31459…)
dud​(4u2)=8u
dud​(4u2)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u2)
Wende die Potenzregel an: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅2u2−1
Vereinfache=8u
dud​(3.04275…u)=3.04275…
dud​(3.04275…u)
Entferne die Konstante: (a⋅f)′=a⋅f′=3.04275…dudu​
Wende die allgemeine Ableitungsregel an: dudu​=1=3.04275…⋅1
Vereinfache=3.04275…
dud​(1.31459…)=0
dud​(1.31459…)
Ableitung einer Konstanten: dxd​(a)=0=0
=−8u+3.04275…−0
Vereinfache=−8u+3.04275…
Angenommen u0​=0Berechneun+1​ bis Δun+1​<0.000001
u1​=0.43204…:Δu1​=0.43204…
f(u0​)=−4⋅02+3.04275…⋅0−1.31459…=−1.31459…f′(u0​)=−8⋅0+3.04275…=3.04275…u1​=0.43204…
Δu1​=∣0.43204…−0∣=0.43204…Δu1​=0.43204…
u2​=−1.37331…:Δu2​=1.80535…
f(u1​)=−4⋅0.43204…2+3.04275…⋅0.43204…−1.31459…=−0.74663…f′(u1​)=−8⋅0.43204…+3.04275…=−0.41356…u2​=−1.37331…
Δu2​=∣−1.37331…−0.43204…∣=1.80535…Δu2​=1.80535…
u3​=−0.44402…:Δu3​=0.92928…
f(u2​)=−4(−1.37331…)2+3.04275…(−1.37331…)−1.31459…=−13.03728…f′(u2​)=−8(−1.37331…)+3.04275…=14.02930…u3​=−0.44402…
Δu3​=∣−0.44402…−(−1.37331…)∣=0.92928…Δu3​=0.92928…
u4​=0.07974…:Δu4​=0.52377…
f(u3​)=−4(−0.44402…)2+3.04275…(−0.44402…)−1.31459…=−3.45431…f′(u3​)=−8(−0.44402…)+3.04275…=6.59499…u4​=0.07974…
Δu4​=∣0.07974…−(−0.44402…)∣=0.52377…Δu4​=0.52377…
u5​=0.53608…:Δu5​=0.45633…
f(u4​)=−4⋅0.07974…2+3.04275…⋅0.07974…−1.31459…=−1.09737…f′(u4​)=−8⋅0.07974…+3.04275…=2.40476…u5​=0.53608…
Δu5​=∣0.53608…−0.07974…∣=0.45633…Δu5​=0.45633…
u6​=−0.13247…:Δu6​=0.66855…
f(u5​)=−4⋅0.53608…2+3.04275…⋅0.53608…−1.31459…=−0.83296…f′(u5​)=−8⋅0.53608…+3.04275…=−1.24592…u6​=−0.13247…
Δu6​=∣−0.13247…−0.53608…∣=0.66855…Δu6​=0.66855…
u7​=0.30332…:Δu7​=0.43579…
f(u6​)=−4(−0.13247…)2+3.04275…(−0.13247…)−1.31459…=−1.78786…f′(u6​)=−8(−0.13247…)+3.04275…=4.10252…u7​=0.30332…
Δu7​=∣0.30332…−(−0.13247…)∣=0.43579…Δu7​=0.43579…
u8​=1.53626…:Δu8​=1.23293…
f(u7​)=−4⋅0.30332…2+3.04275…⋅0.30332…−1.31459…=−0.75967…f′(u7​)=−8⋅0.30332…+3.04275…=0.61615…u8​=1.53626…
Δu8​=∣1.53626…−0.30332…∣=1.23293…Δu8​=1.23293…
u9​=0.87871…:Δu9​=0.65754…
f(u8​)=−4⋅1.53626…2+3.04275…⋅1.53626…−1.31459…=−6.08050…f′(u8​)=−8⋅1.53626…+3.04275…=−9.24732…u9​=0.87871…
Δu9​=∣0.87871…−1.53626…∣=0.65754…Δu9​=0.65754…
u10​=0.44494…:Δu10​=0.43377…
f(u9​)=−4⋅0.87871…2+3.04275…⋅0.87871…−1.31459…=−1.72944…f′(u9​)=−8⋅0.87871…+3.04275…=−3.98698…u10​=0.44494…
Δu10​=∣0.44494…−0.87871…∣=0.43377…Δu10​=0.43377…
u11​=−1.01142…:Δu11​=1.45637…
f(u10​)=−4⋅0.44494…2+3.04275…⋅0.44494…−1.31459…=−0.75263…f′(u10​)=−8⋅0.44494…+3.04275…=−0.51679…u11​=−1.01142…
Δu11​=∣−1.01142…−0.44494…∣=1.45637…Δu11​=1.45637…
Kann keine Lösung finden
Deshalb ist die Lösungu≈−0.76068…
Setze in u=sin(x)einsin(x)≈−0.76068…
sin(x)≈−0.76068…
sin(x)=−0.76068…:x=arcsin(−0.76068…)+2πn,x=π+arcsin(0.76068…)+2πn
sin(x)=−0.76068…
Wende die Eigenschaften der Trigonometrie an
sin(x)=−0.76068…
Allgemeine Lösung für sin(x)=−0.76068…sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πnx=arcsin(−0.76068…)+2πn,x=π+arcsin(0.76068…)+2πn
x=arcsin(−0.76068…)+2πn,x=π+arcsin(0.76068…)+2πn
Kombiniere alle Lösungenx=arcsin(−0.76068…)+2πn,x=π+arcsin(0.76068…)+2πn
Zeige Lösungen in Dezimalform x=−0.86437…+2πn,x=π+0.86437…+2πn

Graph

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