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8sin^2(x)2cos(x)=7,0<= x<= 2pi

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解答

8sin2(x)2cos(x)=7,0≤x≤2π

解答

x∈R无解
求解步骤
8sin2(x)⋅2cos(x)=7,0≤x≤2π
两边减去 716sin2(x)cos(x)−7=0
使用三角恒等式改写
−7+16cos(x)sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−7+16cos(x)(1−cos2(x))
−7+(1−cos2(x))⋅16cos(x)=0
用替代法求解
−7+(1−cos2(x))⋅16cos(x)=0
令:cos(x)=u−7+(1−u2)⋅16u=0
−7+(1−u2)⋅16u=0:u≈−1.17189…
−7+(1−u2)⋅16u=0
展开 −7+(1−u2)⋅16u:−7+16u−16u3
−7+(1−u2)⋅16u
=−7+16u(1−u2)
乘开 16u(1−u2):16u−16u3
16u(1−u2)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=16u,b=1,c=u2=16u⋅1−16uu2
=16⋅1⋅u−16u2u
化简 16⋅1⋅u−16u2u:16u−16u3
16⋅1⋅u−16u2u
16⋅1⋅u=16u
16⋅1⋅u
数字相乘:16⋅1=16=16u
16u2u=16u3
16u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=16u2+1
数字相加:2+1=3=16u3
=16u−16u3
=16u−16u3
=−7+16u−16u3
−7+16u−16u3=0
改写成标准形式 an​xn+…+a1​x+a0​=0−16u3+16u−7=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 −16u3+16u−7=0 的一个解:u≈−1.17189…
−16u3+16u−7=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=−16u3+16u−7
找到 f′(u):−48u2+16
dud​(−16u3+16u−7)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=−dud​(16u3)+dud​(16u)−dud​(7)
dud​(16u3)=48u2
dud​(16u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=16dud​(u3)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=16⋅3u3−1
化简=48u2
dud​(16u)=16
dud​(16u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=16dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=16⋅1
化简=16
dud​(7)=0
dud​(7)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=−48u2+16−0
化简=−48u2+16
令 u0​=−2计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=−1.49431…:Δu1​=0.50568…
f(u0​)=−16(−2)3+16(−2)−7=89f′(u0​)=−48(−2)2+16=−176u1​=−1.49431…
Δu1​=∣−1.49431…−(−2)∣=0.50568…Δu1​=0.50568…
u2​=−1.24778…:Δu2​=0.24653…
f(u1​)=−16(−1.49431…)3+16(−1.49431…)−7=22.47959…f′(u1​)=−48(−1.49431…)2+16=−91.18336…u2​=−1.24778…
Δu2​=∣−1.24778…−(−1.49431…)∣=0.24653…Δu2​=0.24653…
u3​=−1.17764…:Δu3​=0.07014…
f(u2​)=−16(−1.24778…)3+16(−1.24778…)−7=4.11969…f′(u2​)=−48(−1.24778…)2+16=−58.73460…u3​=−1.17764…
Δu3​=∣−1.17764…−(−1.24778…)∣=0.07014…Δu3​=0.07014…
u4​=−1.17192…:Δu4​=0.00571…
f(u3​)=−16(−1.17764…)3+16(−1.17764…)−7=0.28914…f′(u3​)=−48(−1.17764…)2+16=−50.56876…u4​=−1.17192…
Δu4​=∣−1.17192…−(−1.17764…)∣=0.00571…Δu4​=0.00571…
u5​=−1.17189…:Δu5​=0.00003…
f(u4​)=−16(−1.17192…)3+16(−1.17192…)−7=0.00184…f′(u4​)=−48(−1.17192…)2+16=−49.92391…u5​=−1.17189…
Δu5​=∣−1.17189…−(−1.17192…)∣=0.00003…Δu5​=0.00003…
u6​=−1.17189…:Δu6​=1.53907E−9
f(u5​)=−16(−1.17189…)3+16(−1.17189…)−7=7.68298E−8f′(u5​)=−48(−1.17189…)2+16=−49.91975…u6​=−1.17189…
Δu6​=∣−1.17189…−(−1.17189…)∣=1.53907E−9Δu6​=1.53907E−9
u≈−1.17189…
使用长除法 Equation0:u+1.17189…−16u3+16u−7​=−16u2+18.75025…u−5.97325…
−16u2+18.75025…u−5.97325…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 −16u2+18.75025…u−5.97325…=0 的一个解:u∈R无解
−16u2+18.75025…u−5.97325…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=−16u2+18.75025…u−5.97325…
找到 f′(u):−32u+18.75025…
dud​(−16u2+18.75025…u−5.97325…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=−dud​(16u2)+dud​(18.75025…u)−dud​(5.97325…)
dud​(16u2)=32u
dud​(16u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=16dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=16⋅2u2−1
化简=32u
dud​(18.75025…u)=18.75025…
dud​(18.75025…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=18.75025…dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=18.75025…⋅1
化简=18.75025…
dud​(5.97325…)=0
dud​(5.97325…)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=−32u+18.75025…−0
化简=−32u+18.75025…
令 u0​=0计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=0.31856…:Δu1​=0.31856…
f(u0​)=−16⋅02+18.75025…⋅0−5.97325…=−5.97325…f′(u0​)=−32⋅0+18.75025…=18.75025…u1​=0.31856…
Δu1​=∣0.31856…−0∣=0.31856…Δu1​=0.31856…
u2​=0.50835…:Δu2​=0.18978…
f(u1​)=−16⋅0.31856…2+18.75025…⋅0.31856…−5.97325…=−1.62378…f′(u1​)=−32⋅0.31856…+18.75025…=8.55604…u2​=0.50835…
Δu2​=∣0.50835…−0.31856…∣=0.18978…Δu2​=0.18978…
u3​=0.74043…:Δu3​=0.23208…
f(u2​)=−16⋅0.50835…2+18.75025…⋅0.50835…−5.97325…=−0.57627…f′(u2​)=−32⋅0.50835…+18.75025…=2.48302…u3​=0.74043…
Δu3​=∣0.74043…−0.50835…∣=0.23208…Δu3​=0.23208…
u4​=0.56610…:Δu4​=0.17432…
f(u3​)=−16⋅0.74043…2+18.75025…⋅0.74043…−5.97325…=−0.86181…f′(u3​)=−32⋅0.74043…+18.75025…=−4.94370…u4​=0.56610…
Δu4​=∣0.56610…−0.74043…∣=0.17432…Δu4​=0.17432…
u5​=1.33215…:Δu5​=0.76604…
f(u4​)=−16⋅0.56610…2+18.75025…⋅0.56610…−5.97325…=−0.48623…f′(u4​)=−32⋅0.56610…+18.75025…=0.63473…u5​=1.33215…
Δu5​=∣1.33215…−0.56610…∣=0.76604…Δu5​=0.76604…
u6​=0.93895…:Δu6​=0.39320…
f(u5​)=−16⋅1.33215…2+18.75025…⋅1.33215…−5.97325…=−9.38914…f′(u5​)=−32⋅1.33215…+18.75025…=−23.87863…u6​=0.93895…
Δu6​=∣0.93895…−1.33215…∣=0.39320…Δu6​=0.39320…
u7​=0.71996…:Δu7​=0.21898…
f(u6​)=−16⋅0.93895…2+18.75025…⋅0.93895…−5.97325…=−2.47373…f′(u6​)=−32⋅0.93895…+18.75025…=−11.29614…u7​=0.71996…
Δu7​=∣0.71996…−0.93895…∣=0.21898…Δu7​=0.21898…
u8​=0.54103…:Δu8​=0.17892…
f(u7​)=−16⋅0.71996…2+18.75025…⋅0.71996…−5.97325…=−0.76730…f′(u7​)=−32⋅0.71996…+18.75025…=−4.28849…u8​=0.54103…
Δu8​=∣0.54103…−0.71996…∣=0.17892…Δu8​=0.17892…
u9​=0.89748…:Δu9​=0.35644…
f(u8​)=−16⋅0.54103…2+18.75025…⋅0.54103…−5.97325…=−0.51220…f′(u8​)=−32⋅0.54103…+18.75025…=1.43698…u9​=0.89748…
Δu9​=∣0.89748…−0.54103…∣=0.35644…Δu9​=0.35644…
u10​=0.69357…:Δu10​=0.20391…
f(u9​)=−16⋅0.89748…2+18.75025…⋅0.89748…−5.97325…=−2.03283…f′(u9​)=−32⋅0.89748…+18.75025…=−9.96922…u10​=0.69357…
Δu10​=∣0.69357…−0.89748…∣=0.20391…Δu10​=0.20391…
u11​=0.50040…:Δu11​=0.19316…
f(u10​)=−16⋅0.69357…2+18.75025…⋅0.69357…−5.97325…=−0.66527…f′(u10​)=−32⋅0.69357…+18.75025…=−3.44406…u11​=0.50040…
Δu11​=∣0.50040…−0.69357…∣=0.19316…Δu11​=0.19316…
u12​=0.71851…:Δu12​=0.21810…
f(u11​)=−16⋅0.50040…2+18.75025…⋅0.50040…−5.97325…=−0.59700…f′(u11​)=−32⋅0.50040…+18.75025…=2.73724…u12​=0.71851…
Δu12​=∣0.71851…−0.50040…∣=0.21810…Δu12​=0.21810…
无法得出解
解是u≈−1.17189…
u=cos(x)代回cos(x)≈−1.17189…
cos(x)≈−1.17189…
cos(x)=−1.17189…,0≤x≤2π:无解
cos(x)=−1.17189…,0≤x≤2π
−1≤cos(x)≤1无解
合并所有解x∈R无解

作图

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流行的例子

2sin^2(x)-sin(x)+3=42sin2(x)−sin(x)+3=49cos(2x)=9cos^2(x)-49cos(2x)=9cos2(x)−42-cos(x)=02−cos(x)=0sin(1/x)=1sin(x1​)=12sin(θ)-cos(θ)=02sin(θ)−cos(θ)=0
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