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人気のある三角関数 >

cos^4(x)+cos^3(x)-2=0

解

cos^{4} (x) + cos^{3} (x) - 2 = 0

解

x = 2 πn

+1

度

x = 0^{\circ} + 36 0^{\circ} n

解答ステップ

cos^{4} (x) + cos^{3} (x) - 2 = 0

置換で解く

cos^{4} (x) + cos^{3} (x) - 2 = 0

仮定:

cos (x) = u

u^{4} + u^{3} - 2 = 0

u^{4} + u^{3} - 2 = 0 : u = 1, u \approx - 1.54368 \dots

u^{4} + u^{3} - 2 = 0

因数

u^{4} + u^{3} - 2 : (u - 1) (u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2)

u^{4} + u^{3} - 2

有理根定理を使用する

a_{0} = 2, a_{n} = 1

a_{0} : 1, 2

の除数,

a_{n} : 1

の除数

ゆえに次の有理数をチェックする:

\pm \frac{1 , 2}{1}

\frac{1}{1}

は式の累乗根なので

u - 1

をくくり出す

= (u - 1) \frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1}

\frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1} = u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2

\frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1}

割る

\frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1} : \frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1} = u^{3} + \frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1}

分子

u^{4} + u^{3} - 2

と除数

u - 1

の主係数で割る:

\frac{u ^{4}}{u} = u^{3}

商 = u^{3}

u - 1

に

u^{3}

を乗じる:

u^{4} - u^{3}

u^{4} - u^{3}

を

u^{4} + u^{3} - 2

から引いて新しい余りを得る

余り = 2 u^{3} - 2

このため

\frac{u ^{4} + u ^{3} - 2}{u - 1} = u^{3} + \frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1}

= u^{3} + \frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1}

割る

\frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1} : \frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1} = 2 u^{2} + \frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1}

分子

2 u^{3} - 2

と除数

u - 1

の主係数で割る:

\frac{2 u ^{3}}{u} = 2 u^{2}

商 = 2 u^{2}

u - 1

に

2 u^{2}

を乗じる:

2 u^{3} - 2 u^{2}

2 u^{3} - 2 u^{2}

を

2 u^{3} - 2

から引いて新しい余りを得る

余り = 2 u^{2} - 2

このため

\frac{2 u ^{3} - 2}{u - 1} = 2 u^{2} + \frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1}

= u^{3} + 2 u^{2} + \frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1}

割る

\frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1} : \frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1} = 2 u + \frac{2 u - 2}{u - 1}

分子

2 u^{2} - 2

と除数

u - 1

の主係数で割る:

\frac{2 u ^{2}}{u} = 2 u

商 = 2 u

u - 1

に

2 u

を乗じる:

2 u^{2} - 2 u

2 u^{2} - 2 u

を

2 u^{2} - 2

から引いて新しい余りを得る

余り = 2 u - 2

このため

\frac{2 u ^{2} - 2}{u - 1} = 2 u + \frac{2 u - 2}{u - 1}

= u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + \frac{2 u - 2}{u - 1}

割る

\frac{2 u - 2}{u - 1} : \frac{2 u - 2}{u - 1} = 2

分子

2 u - 2

と除数

u - 1

の主係数で割る:

\frac{2 u}{u} = 2

商 = 2

u - 1

に

2

を乗じる:

2 u - 2

2 u - 2

を

2 u - 2

から引いて新しい余りを得る

余り = 0

このため

\frac{2 u - 2}{u - 1} = 2

= u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2

= (u - 1) (u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2)

(u - 1) (u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2) = 0

零因子の原則を使用:

ab = 0

ならば

a = 0

または

b = 0

u - 1 = 0 or u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2 = 0

解く

u - 1 = 0 : u = 1

u - 1 = 0

1

を右側に移動します

u - 1 = 0

両辺に

1

を足す

u - 1 + 1 = 0 + 1

簡素化

u = 1

u = 1

解く

u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2 = 0 : u \approx - 1.54368 \dots

u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2 = 0

ニュートン・ラプソン法を使用して

u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2 = 0

の解を1つ求める:

u \approx - 1.54368 \dots

u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2 = 0

ニュートン・ラプソン概算の定義

f (u) = u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2

発見する

f^{^{'}} (u) : 3 u^{2} + 4 u + 2

\frac{d}{d u} (u^{3} + 2 u^{2} + 2 u + 2)

和/差の法則を適用:

(f \pm g)^{'} = f^{'} \pm g^{'}

= \frac{d}{d u} (u^{3}) + \frac{d}{d u} (2 u^{2}) + \frac{d}{d u} (2 u) + \frac{d}{d u} (2)

\frac{d}{d u} (u^{3}) = 3 u^{2}

\frac{d}{d u} (u^{3})

乗の法則を適用:

\frac{d}{d x} (x^{a}) = a \cdot x^{a - 1}

= 3 u^{3 - 1}

簡素化

= 3 u^{2}

\frac{d}{d u} (2 u^{2}) = 4 u

\frac{d}{d u} (2 u^{2})

定数を除去:

(a \cdot f)^{'} = a \cdot f^{'}

= 2 \frac{d}{d u} (u^{2})

乗の法則を適用:

\frac{d}{d x} (x^{a}) = a \cdot x^{a - 1}

= 2 \cdot 2 u^{2 - 1}

簡素化

= 4 u

\frac{d}{d u} (2 u) = 2

\frac{d}{d u} (2 u)

定数を除去:

(a \cdot f)^{'} = a \cdot f^{'}

= 2 \frac{d u}{d u}

共通の導関数を適用:

\frac{d u}{d u} = 1

= 2 \cdot 1

簡素化

= 2

\frac{d}{d u} (2) = 0

\frac{d}{d u} (2)

定数の導関数:

\frac{d}{d x} (a) = 0

= 0

= 3 u^{2} + 4 u + 2 + 0

簡素化

= 3 u^{2} + 4 u + 2

仮定:

u_{0} = - 1

Δ u_{n + 1} <

になるまで

u_{n + 1}

を計算する

0.000001

u_{1} = - 2 : Δ u_{1} = 1

f (u_{0}) = (- 1)^{3} + 2 (- 1)^{2} + 2 (- 1) + 2 = 1

f^{^{'}} (u_{0}) = 3 (- 1)^{2} + 4 (- 1) + 2 = 1

u_{1} = - 2

Δ u_{1} = ∣ - 2 - (- 1) ∣ = 1

Δ u_{1} = 1

u_{2} = - 1.66666 \dots : Δ u_{2} = 0.33333 \dots

f (u_{1}) = (- 2)^{3} + 2 (- 2)^{2} + 2 (- 2) + 2 = - 2

f^{^{'}} (u_{1}) = 3 (- 2)^{2} + 4 (- 2) + 2 = 6

u_{2} = - 1.66666 \dots

Δ u_{2} = ∣ - 1.66666 \dots - (- 2) ∣ = 0.33333 \dots

Δ u_{2} = 0.33333 \dots

u_{3} = - 1.55555 \dots : Δ u_{3} = 0.11111 \dots

f (u_{2}) = (- 1.66666 \dots)^{3} + 2 (- 1.66666 \dots)^{2} + 2 (- 1.66666 \dots) + 2 = - 0.40740 \dots

f^{^{'}} (u_{2}) = 3 (- 1.66666 \dots)^{2} + 4 (- 1.66666 \dots) + 2 = 3.66666 \dots

u_{3} = - 1.55555 \dots

Δ u_{3} = ∣ - 1.55555 \dots - (- 1.66666 \dots) ∣ = 0.11111 \dots

Δ u_{3} = 0.11111 \dots

u_{4} = - 1.54381 \dots : Δ u_{4} = 0.01174 \dots

f (u_{3}) = (- 1.55555 \dots)^{3} + 2 (- 1.55555 \dots)^{2} + 2 (- 1.55555 \dots) + 2 = - 0.03566 \dots

f^{^{'}} (u_{3}) = 3 (- 1.55555 \dots)^{2} + 4 (- 1.55555 \dots) + 2 = 3.03703 \dots

u_{4} = - 1.54381 \dots

Δ u_{4} = ∣ - 1.54381 \dots - (- 1.55555 \dots) ∣ = 0.01174 \dots

Δ u_{4} = 0.01174 \dots

u_{5} = - 1.54368 \dots : Δ u_{5} = 0.00012 \dots

f (u_{4}) = (- 1.54381 \dots)^{3} + 2 (- 1.54381 \dots)^{2} + 2 (- 1.54381 \dots) + 2 = - 0.00036 \dots

f^{^{'}} (u_{4}) = 3 (- 1.54381 \dots)^{2} + 4 (- 1.54381 \dots) + 2 = 2.97481 \dots

u_{5} = - 1.54368 \dots

Δ u_{5} = ∣ - 1.54368 \dots - (- 1.54381 \dots) ∣ = 0.00012 \dots

Δ u_{5} = 0.00012 \dots

u_{6} = - 1.54368 \dots : Δ u_{6} = 1.34021 E - 8

f (u_{5}) = (- 1.54368 \dots)^{3} + 2 (- 1.54368 \dots)^{2} + 2 (- 1.54368 \dots) + 2 = - 3.98601 E - 8

f^{^{'}} (u_{5}) = 3 (- 1.54368 \dots)^{2} + 4 (- 1.54368 \dots) + 2 = 2.97417 \dots

u_{6} = - 1.54368 \dots

Δ u_{6} = ∣ - 1.54368 \dots - (- 1.54368 \dots) ∣ = 1.34021 E - 8

Δ u_{6} = 1.34021 E - 8

u \approx - 1.54368 \dots

長除法を適用する:

\frac{u ^{3} + 2 u ^{2} + 2 u + 2}{u + 1.54368 \dots} = u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots

u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots \approx 0

ニュートン・ラプソン法を使用して

u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots = 0

の解を1つ求める:

以下の解はない:

u \in R

u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots = 0

ニュートン・ラプソン概算の定義

f (u) = u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots

発見する

f^{^{'}} (u) : 2 u + 0.45631 \dots

\frac{d}{d u} (u^{2} + 0.45631 \dots u + 1.29559 \dots)

和/差の法則を適用:

(f \pm g)^{'} = f^{'} \pm g^{'}

= \frac{d}{d u} (u^{2}) + \frac{d}{d u} (0.45631 \dots u) + \frac{d}{d u} (1.29559 \dots)

\frac{d}{d u} (u^{2}) = 2 u

\frac{d}{d u} (u^{2})

乗の法則を適用:

\frac{d}{d x} (x^{a}) = a \cdot x^{a - 1}

= 2 u^{2 - 1}

簡素化

= 2 u

\frac{d}{d u} (0.45631 \dots u) = 0.45631 \dots

\frac{d}{d u} (0.45631 \dots u)

定数を除去:

(a \cdot f)^{'} = a \cdot f^{'}

= 0.45631 \dots \frac{d u}{d u}

共通の導関数を適用:

\frac{d u}{d u} = 1

= 0.45631 \dots \cdot 1

簡素化

= 0.45631 \dots

\frac{d}{d u} (1.29559 \dots) = 0

\frac{d}{d u} (1.29559 \dots)

定数の導関数:

\frac{d}{d x} (a) = 0

= 0

= 2 u + 0.45631 \dots + 0

簡素化

= 2 u + 0.45631 \dots

仮定:

u_{0} = - 3

Δ u_{n + 1} <

になるまで

u_{n + 1}

を計算する

0.000001

u_{1} = - 1.38976 \dots : Δ u_{1} = 1.61023 \dots

f (u_{0}) = (- 3)^{2} + 0.45631 \dots (- 3) + 1.29559 \dots = 8.92666 \dots

f^{^{'}} (u_{0}) = 2 (- 3) + 0.45631 \dots = - 5.54368 \dots

u_{1} = - 1.38976 \dots

Δ u_{1} = ∣ - 1.38976 \dots - (- 3) ∣ = 1.61023 \dots

Δ u_{1} = 1.61023 \dots

u_{2} = - 0.27368 \dots : Δ u_{2} = 1.11607 \dots

f (u_{1}) = (- 1.38976 \dots)^{2} + 0.45631 \dots (- 1.38976 \dots) + 1.29559 \dots = 2.59286 \dots

f^{^{'}} (u_{1}) = 2 (- 1.38976 \dots) + 0.45631 \dots = - 2.32321 \dots

u_{2} = - 0.27368 \dots

Δ u_{2} = ∣ - 0.27368 \dots - (- 1.38976 \dots) ∣ = 1.11607 \dots

Δ u_{2} = 1.11607 \dots

u_{3} = 13.40427 \dots : Δ u_{3} = 13.67796 \dots

f (u_{2}) = (- 0.27368 \dots)^{2} + 0.45631 \dots (- 0.27368 \dots) + 1.29559 \dots = 1.24561 \dots

f^{^{'}} (u_{2}) = 2 (- 0.27368 \dots) + 0.45631 \dots = - 0.09106 \dots

u_{3} = 13.40427 \dots

Δ u_{3} = ∣ 13.40427 \dots - (- 0.27368 \dots) ∣ = 13.67796 \dots

Δ u_{3} = 13.67796 \dots

u_{4} = 6.54245 \dots : Δ u_{4} = 6.86182 \dots

f (u_{3}) = 13.40427 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 13.40427 \dots + 1.29559 \dots = 187.08678 \dots

f^{^{'}} (u_{3}) = 2 \cdot 13.40427 \dots + 0.45631 \dots = 27.26486 \dots

u_{4} = 6.54245 \dots

Δ u_{4} = ∣ 6.54245 \dots - 13.40427 \dots ∣ = 6.86182 \dots

Δ u_{4} = 6.86182 \dots

u_{5} = 3.06531 \dots : Δ u_{5} = 3.47713 \dots

f (u_{4}) = 6.54245 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 6.54245 \dots + 1.29559 \dots = 47.08466 \dots

f^{^{'}} (u_{4}) = 2 \cdot 6.54245 \dots + 0.45631 \dots = 13.54121 \dots

u_{5} = 3.06531 \dots

Δ u_{5} = ∣ 3.06531 \dots - 6.54245 \dots ∣ = 3.47713 \dots

Δ u_{5} = 3.47713 \dots

u_{6} = 1.22979 \dots : Δ u_{6} = 1.83552 \dots

f (u_{5}) = 3.06531 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 3.06531 \dots + 1.29559 \dots = 12.09048 \dots

f^{^{'}} (u_{5}) = 2 \cdot 3.06531 \dots + 0.45631 \dots = 6.58693 \dots

u_{6} = 1.22979 \dots

Δ u_{6} = ∣ 1.22979 \dots - 3.06531 \dots ∣ = 1.83552 \dots

Δ u_{6} = 1.83552 \dots

u_{7} = 0.07434 \dots : Δ u_{7} = 1.15544 \dots

f (u_{6}) = 1.22979 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 1.22979 \dots + 1.29559 \dots = 3.36914 \dots

f^{^{'}} (u_{6}) = 2 \cdot 1.22979 \dots + 0.45631 \dots = 2.91589 \dots

u_{7} = 0.07434 \dots

Δ u_{7} = ∣ 0.07434 \dots - 1.22979 \dots ∣ = 1.15544 \dots

Δ u_{7} = 1.15544 \dots

u_{8} = - 2.13233 \dots : Δ u_{8} = 2.20668 \dots

f (u_{7}) = 0.07434 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 0.07434 \dots + 1.29559 \dots = 1.33505 \dots

f^{^{'}} (u_{7}) = 2 \cdot 0.07434 \dots + 0.45631 \dots = 0.60500 \dots

u_{8} = - 2.13233 \dots

Δ u_{8} = ∣ - 2.13233 \dots - 0.07434 \dots ∣ = 2.20668 \dots

Δ u_{8} = 2.20668 \dots

u_{9} = - 0.85371 \dots : Δ u_{9} = 1.27861 \dots

f (u_{8}) = (- 2.13233 \dots)^{2} + 0.45631 \dots (- 2.13233 \dots) + 1.29559 \dots = 4.86943 \dots

f^{^{'}} (u_{8}) = 2 (- 2.13233 \dots) + 0.45631 \dots = - 3.80835 \dots

u_{9} = - 0.85371 \dots

Δ u_{9} = ∣ - 0.85371 \dots - (- 2.13233 \dots) ∣ = 1.27861 \dots

Δ u_{9} = 1.27861 \dots

u_{10} = 0.45300 \dots : Δ u_{10} = 1.30672 \dots

f (u_{9}) = (- 0.85371 \dots)^{2} + 0.45631 \dots (- 0.85371 \dots) + 1.29559 \dots = 1.63486 \dots

f^{^{'}} (u_{9}) = 2 (- 0.85371 \dots) + 0.45631 \dots = - 1.25111 \dots

u_{10} = 0.45300 \dots

Δ u_{10} = ∣ 0.45300 \dots - (- 0.85371 \dots) ∣ = 1.30672 \dots

Δ u_{10} = 1.30672 \dots

u_{11} = - 0.80037 \dots : Δ u_{11} = 1.25338 \dots

f (u_{10}) = 0.45300 \dots^{2} + 0.45631 \dots \cdot 0.45300 \dots + 1.29559 \dots = 1.70752 \dots

f^{^{'}} (u_{10}) = 2 \cdot 0.45300 \dots + 0.45631 \dots = 1.36232 \dots

u_{11} = - 0.80037 \dots

Δ u_{11} = ∣ - 0.80037 \dots - 0.45300 \dots ∣ = 1.25338 \dots

Δ u_{11} = 1.25338 \dots

u_{12} = 0.57232 \dots : Δ u_{12} = 1.37269 \dots

f (u_{11}) = (- 0.80037 \dots)^{2} + 0.45631 \dots (- 0.80037 \dots) + 1.29559 \dots = 1.57098 \dots

f^{^{'}} (u_{11}) = 2 (- 0.80037 \dots) + 0.45631 \dots = - 1.14444 \dots

u_{12} = 0.57232 \dots

Δ u_{12} = ∣ 0.57232 \dots - (- 0.80037 \dots) ∣ = 1.37269 \dots

Δ u_{12} = 1.37269 \dots

解を見つけられない

解は

u \approx - 1.54368 \dots

解答は

u = 1, u \approx - 1.54368 \dots

代用を戻す

u = cos (x)

cos (x) = 1, cos (x) \approx - 1.54368 \dots

cos (x) = 1, cos (x) \approx - 1.54368 \dots

cos (x) = 1 : x = 2 πn

cos (x) = 1

以下の一般解

cos (x) = 1

cos (x)

2 πn

循環を含む周期性テーブル:

x 0 \frac{π}{6} \frac{π}{4} \frac{π}{3} \frac{π}{2} \frac{2 π}{3} \frac{3 π}{4} \frac{5 π}{6} cos (x) 1 \frac{3}{2} \frac{2}{2} \frac{1}{2} 0 - \frac{1}{2} - \frac{2}{2} - \frac{3}{2} x π \frac{7 π}{6} \frac{5 π}{4} \frac{4 π}{3} \frac{3 π}{2} \frac{5 π}{3} \frac{7 π}{4} \frac{11 π}{6} cos (x) - 1 - \frac{3}{2} - \frac{2}{2} - \frac{1}{2} 0 \frac{1}{2} \frac{2}{2} \frac{3}{2}

x = 0 + 2 πn

x = 0 + 2 πn

解く

x = 0 + 2 πn : x = 2 πn

x = 0 + 2 πn

0 + 2 πn = 2 πn

x = 2 πn

x = 2 πn

cos (x) = - 1.54368 \dots :

解なし

cos (x) = - 1.54368 \dots

- 1 \leq cos (x) \leq 1

解なし

すべての解を組み合わせる

x = 2 πn

グラフ

人気の例

tan^2(x)= 1/(cos(x)+1)

tan^{2} (x) = \frac{1}{cos ( x ) + 1}

(sin^2(x)-2cos(x)+1)/4 =0

\frac{sin ^{2} ( x ) - 2 cos ( x ) + 1}{4} = 0

cos^2(x)+cos^4(x)+cos^6(x)=0

cos^{2} (x) + cos^{4} (x) + cos^{6} (x) = 0

sin (x) = \frac{- 1}{4}

sin^4(x)-sin^2(x)=0

sin^{4} (x) - sin^{2} (x) = 0