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2cosh^2(x)-5sinh(x)=5

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解答

2cosh2(x)−5sinh(x)=5

解答

x=ln(0.61803…),x=ln(6.16227…)
+1
度数
x=−27.57140…∘,x=104.18930…∘
求解步骤
2cosh2(x)−5sinh(x)=5
使用三角恒等式改写
2cosh2(x)−5sinh(x)=5
使用双曲函数恒等式: sinh(x)=2ex−e−x​2cosh2(x)−5⋅2ex−e−x​=5
使用双曲函数恒等式: cosh(x)=2ex+e−x​2(2ex+e−x​)2−5⋅2ex−e−x​=5
2(2ex+e−x​)2−5⋅2ex−e−x​=5
2(2ex+e−x​)2−5⋅2ex−e−x​=5:x=ln(0.61803…),x=ln(6.16227…)
2(2ex+e−x​)2−5⋅2ex−e−x​=5
使用指数运算法则
2(2ex+e−x​)2−5⋅2ex−e−x​=5
使用指数法则: abc=(ab)ce−x=(ex)−12(2ex+(ex)−1​)2−5⋅2ex−(ex)−1​=5
2(2ex+(ex)−1​)2−5⋅2ex−(ex)−1​=5
用ex=u 改写方程式2(2u+(u)−1​)2−5⋅2u−(u)−1​=5
解 2(2u+u−1​)2−5⋅2u−u−1​=5:u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
2(2u+u−1​)2−5⋅2u−u−1​=5
整理后得2u2(u2+1)2​−2u5(u2−1)​=5
乘以最小公倍数
2u2(u2+1)2​−2u5(u2−1)​=5
找到 2u2,2u 的最小公倍数:2u2
2u2,2u
最小公倍数 (LCM)
2,2的最小公倍数:2
2,2
最小公倍数 (LCM)
2质因数分解:2
2
2 是质数,因此无法因数分解=2
2质因数分解:2
2
2 是质数,因此无法因数分解=2
将每个因子乘以它在 2 或 2中出现的最多次数=2
数字相乘:2=2=2
计算出由出现在 2u2 或 2u中的因子组成的表达式=2u2
乘以最小公倍数=2u22u2(u2+1)2​⋅2u2−2u5(u2−1)​⋅2u2=5⋅2u2
化简
2u2(u2+1)2​⋅2u2−2u5(u2−1)​⋅2u2=5⋅2u2
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 −2u5(u2−1)​⋅2u2:−5u(u2−1)
−2u5(u2−1)​⋅2u2
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=−2u5(u2−1)⋅2u2​
约分:2=−u5(u2−1)u2​
约分:u=−5u(u2−1)
化简 5⋅2u2:10u2
5⋅2u2
数字相乘:5⋅2=10=10u2
(u2+1)2−5u(u2−1)=10u2
(u2+1)2−5u(u2−1)=10u2
(u2+1)2−5u(u2−1)=10u2
解 (u2+1)2−5u(u2−1)=10u2:u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
(u2+1)2−5u(u2−1)=10u2
展开 (u2+1)2−5u(u2−1):u4+2u2+1−5u3+5u
(u2+1)2−5u(u2−1)
(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
=u4+2u2+1−5u(u2−1)
乘开 −5u(u2−1):−5u3+5u
−5u(u2−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=−5u,b=u2,c=1=−5uu2−(−5u)⋅1
使用加减运算法则−(−a)=a=−5u2u+5⋅1⋅u
化简 −5u2u+5⋅1⋅u:−5u3+5u
−5u2u+5⋅1⋅u
5u2u=5u3
5u2u
使用指数法则: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=5u2+1
数字相加:2+1=3=5u3
5⋅1⋅u=5u
5⋅1⋅u
数字相乘:5⋅1=5=5u
=−5u3+5u
=−5u3+5u
=u4+2u2+1−5u3+5u
u4+2u2+1−5u3+5u=10u2
将 10u2para o lado esquerdo
u4+2u2+1−5u3+5u=10u2
两边减去 10u2u4+2u2+1−5u3+5u−10u2=10u2−10u2
化简u4−5u3−8u2+5u+1=0
u4−5u3−8u2+5u+1=0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u4−5u3−8u2+5u+1=0 的一个解:u≈−0.16227…
u4−5u3−8u2+5u+1=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u4−5u3−8u2+5u+1
找到 f′(u):4u3−15u2−16u+5
dud​(u4−5u3−8u2+5u+1)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud​(u4)−dud​(5u3)−dud​(8u2)+dud​(5u)+dud​(1)
dud​(u4)=4u3
dud​(u4)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4u4−1
化简=4u3
dud​(5u3)=15u2
dud​(5u3)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=5dud​(u3)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=5⋅3u3−1
化简=15u2
dud​(8u2)=16u
dud​(8u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=8dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=8⋅2u2−1
化简=16u
dud​(5u)=5
dud​(5u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=5dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=5⋅1
化简=5
dud​(1)=0
dud​(1)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=4u3−15u2−16u+5+0
化简=4u3−15u2−16u+5
令 u0​=0计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=−0.2:Δu1​=0.2
f(u0​)=04−5⋅03−8⋅02+5⋅0+1=1f′(u0​)=4⋅03−15⋅02−16⋅0+5=5u1​=−0.2
Δu1​=∣−0.2−0∣=0.2Δu1​=0.2
u2​=−0.16321…:Δu2​=0.03678…
f(u1​)=(−0.2)4−5(−0.2)3−8(−0.2)2+5(−0.2)+1=−0.2784f′(u1​)=4(−0.2)3−15(−0.2)2−16(−0.2)+5=7.568u2​=−0.16321…
Δu2​=∣−0.16321…−(−0.2)∣=0.03678…Δu2​=0.03678…
u3​=−0.16227…:Δu3​=0.00093…
f(u2​)=(−0.16321…)4−5(−0.16321…)3−8(−0.16321…)2+5(−0.16321…)+1=−0.00672…f′(u2​)=4(−0.16321…)3−15(−0.16321…)2−16(−0.16321…)+5=7.19444…u3​=−0.16227…
Δu3​=∣−0.16227…−(−0.16321…)∣=0.00093…Δu3​=0.00093…
u4​=−0.16227…:Δu4​=6.57063E−7
f(u3​)=(−0.16227…)4−5(−0.16227…)3−8(−0.16227…)2+5(−0.16227…)+1=−4.72057E−6f′(u3​)=4(−0.16227…)3−15(−0.16227…)2−16(−0.16227…)+5=7.18434…u4​=−0.16227…
Δu4​=∣−0.16227…−(−0.16227…)∣=6.57063E−7Δu4​=6.57063E−7
u≈−0.16227…
使用长除法 Equation0:u+0.16227…u4−5u3−8u2+5u+1​=u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…
u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…=0 的一个解:u≈0.61803…
u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…
找到 f′(u):3u2−10.32455…u−7.16227…
dud​(u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)−dud​(5.16227…u2)−dud​(7.16227…u)+dud​(6.16227…)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
化简=3u2
dud​(5.16227…u2)=10.32455…u
dud​(5.16227…u2)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=5.16227…dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=5.16227…⋅2u2−1
化简=10.32455…u
dud​(7.16227…u)=7.16227…
dud​(7.16227…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=7.16227…dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=7.16227…⋅1
化简=7.16227…
dud​(6.16227…)=0
dud​(6.16227…)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=3u2−10.32455…u−7.16227…+0
化简=3u2−10.32455…u−7.16227…
令 u0​=1计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=0.64365…:Δu1​=0.35634…
f(u0​)=13−5.16227…⋅12−7.16227…⋅1+6.16227…=−5.16227…f′(u0​)=3⋅12−10.32455…⋅1−7.16227…=−14.48683…u1​=0.64365…
Δu1​=∣0.64365…−1∣=0.35634…Δu1​=0.35634…
u2​=0.61820…:Δu2​=0.02545…
f(u1​)=0.64365…3−5.16227…⋅0.64365…2−7.16227…⋅0.64365…+6.16227…=−0.31981…f′(u1​)=3⋅0.64365…2−10.32455…⋅0.64365…−7.16227…=−12.56486…u2​=0.61820…
Δu2​=∣0.61820…−0.64365…∣=0.02545…Δu2​=0.02545…
u3​=0.61803…:Δu3​=0.00017…
f(u2​)=0.61820…3−5.16227…⋅0.61820…2−7.16227…⋅0.61820…+6.16227…=−0.00210…f′(u2​)=3⋅0.61820…2−10.32455…⋅0.61820…−7.16227…=−12.39843…u3​=0.61803…
Δu3​=∣0.61803…−0.61820…∣=0.00017…Δu3​=0.00017…
u4​=0.61803…:Δu4​=7.7271E−9
f(u3​)=0.61803…3−5.16227…⋅0.61803…2−7.16227…⋅0.61803…+6.16227…=−9.57952E−8f′(u3​)=3⋅0.61803…2−10.32455…⋅0.61803…−7.16227…=−12.39730…u4​=0.61803…
Δu4​=∣0.61803…−0.61803…∣=7.7271E−9Δu4​=7.7271E−9
u≈0.61803…
使用长除法 Equation0:u−0.61803…u3−5.16227…u2−7.16227…u+6.16227…​=u2−4.54424…u−9.97077…
u2−4.54424…u−9.97077…≈0
使用牛顿-拉弗森方法找到 u2−4.54424…u−9.97077…=0 的一个解:u≈−1.61803…
u2−4.54424…u−9.97077…=0
牛顿-拉弗森近似法定义
f(u)=u2−4.54424…u−9.97077…
找到 f′(u):2u−4.54424…
dud​(u2−4.54424…u−9.97077…)
使用微分加减法定则: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)−dud​(4.54424…u)−dud​(9.97077…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
使用幂法则: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
化简=2u
dud​(4.54424…u)=4.54424…
dud​(4.54424…u)
将常数提出: (a⋅f)′=a⋅f′=4.54424…dudu​
使用常见微分定则: dudu​=1=4.54424…⋅1
化简=4.54424…
dud​(9.97077…)=0
dud​(9.97077…)
常数微分: dxd​(a)=0=0
=2u−4.54424…−0
化简=2u−4.54424…
令 u0​=−2计算 un+1​ 至 Δun+1​<0.000001
u1​=−1.63510…:Δu1​=0.36489…
f(u0​)=(−2)2−4.54424…(−2)−9.97077…=3.11771…f′(u0​)=2(−2)−4.54424…=−8.54424…u1​=−1.63510…
Δu1​=∣−1.63510…−(−2)∣=0.36489…Δu1​=0.36489…
u2​=−1.61807…:Δu2​=0.01703…
f(u1​)=(−1.63510…)2−4.54424…(−1.63510…)−9.97077…=0.13314…f′(u1​)=2(−1.63510…)−4.54424…=−7.81446…u2​=−1.61807…
Δu2​=∣−1.61807…−(−1.63510…)∣=0.01703…Δu2​=0.01703…
u3​=−1.61803…:Δu3​=0.00003…
f(u2​)=(−1.61807…)2−4.54424…(−1.61807…)−9.97077…=0.00029…f′(u2​)=2(−1.61807…)−4.54424…=−7.78038…u3​=−1.61803…
Δu3​=∣−1.61803…−(−1.61807…)∣=0.00003…Δu3​=0.00003…
u4​=−1.61803…:Δu4​=1.78938E−10
f(u3​)=(−1.61803…)2−4.54424…(−1.61803…)−9.97077…=1.3922E−9f′(u3​)=2(−1.61803…)−4.54424…=−7.78031…u4​=−1.61803…
Δu4​=∣−1.61803…−(−1.61803…)∣=1.78938E−10Δu4​=1.78938E−10
u≈−1.61803…
使用长除法 Equation0:u+1.61803…u2−4.54424…u−9.97077…​=u−6.16227…
u−6.16227…≈0
u≈6.16227…
解为u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
验证解
找到无定义的点(奇点):u=0
取 2(2u+u−1​)2−52u−u−1​ 的分母,令其等于零
u=0
以下点无定义u=0
将不在定义域的点与解相综合:
u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
u≈−0.16227…,u≈0.61803…,u≈−1.61803…,u≈6.16227…
代回 u=ex,求解 x
解 ex=−0.16227…:x∈R无解
ex=−0.16227…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
解 ex=0.61803…:x=ln(0.61803…)
ex=0.61803…
使用指数运算法则
ex=0.61803…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(0.61803…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(0.61803…)
x=ln(0.61803…)
解 ex=−1.61803…:x∈R无解
ex=−1.61803…
af(x) 对于 x不能为零或负值∈Rx∈R无解
解 ex=6.16227…:x=ln(6.16227…)
ex=6.16227…
使用指数运算法则
ex=6.16227…
若 f(x)=g(x),则 ln(f(x))=ln(g(x))ln(ex)=ln(6.16227…)
使用对数计算法则: ln(ea)=aln(ex)=xx=ln(6.16227…)
x=ln(6.16227…)
x=ln(0.61803…),x=ln(6.16227…)
x=ln(0.61803…),x=ln(6.16227…)

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