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2cos(x)=tan(x)

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解答

2cos(x)=tan(x)

解答

x=0.89590…+2πn,x=π−0.89590…+2πn
+1
度数
x=51.33171…∘+360∘n,x=128.66828…∘+360∘n
求解步骤
2cos(x)=tan(x)
两边减去 tan(x)2cos(x)−tan(x)=0
用 sin, cos 表示2cos(x)−cos(x)sin(x)​=0
化简 2cos(x)−cos(x)sin(x)​:cos(x)2cos2(x)−sin(x)​
2cos(x)−cos(x)sin(x)​
将项转换为分式: 2cos(x)=cos(x)2cos(x)cos(x)​=cos(x)2cos(x)cos(x)​−cos(x)sin(x)​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=cos(x)2cos(x)cos(x)−sin(x)​
2cos(x)cos(x)−sin(x)=2cos2(x)−sin(x)
2cos(x)cos(x)−sin(x)
2cos(x)cos(x)=2cos2(x)
2cos(x)cos(x)
使用指数法则: ab⋅ac=ab+ccos(x)cos(x)=cos1+1(x)=2cos1+1(x)
数字相加:1+1=2=2cos2(x)
=2cos2(x)−sin(x)
=cos(x)2cos2(x)−sin(x)​
cos(x)2cos2(x)−sin(x)​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=02cos2(x)−sin(x)=0
两边加上 sin(x)2cos2(x)=sin(x)
两边进行平方(2cos2(x))2=sin2(x)
两边减去 sin2(x)4cos4(x)−sin2(x)=0
分解 4cos4(x)−sin2(x):(2cos2(x)+sin(x))(2cos2(x)−sin(x))
4cos4(x)−sin2(x)
将 4cos4(x)−sin2(x) 改写为 (2cos2(x))2−sin2(x)
4cos4(x)−sin2(x)
将 4 改写为 22=22cos4(x)−sin2(x)
使用指数法则: abc=(ab)ccos4(x)=(cos2(x))2=22(cos2(x))2−sin2(x)
使用指数法则: ambm=(ab)m22(cos2(x))2=(2cos2(x))2=(2cos2(x))2−sin2(x)
=(2cos2(x))2−sin2(x)
使用平方差公式: x2−y2=(x+y)(x−y)(2cos2(x))2−sin2(x)=(2cos2(x)+sin(x))(2cos2(x)−sin(x))=(2cos2(x)+sin(x))(2cos2(x)−sin(x))
(2cos2(x)+sin(x))(2cos2(x)−sin(x))=0
分别求解每个部分2cos2(x)+sin(x)=0or2cos2(x)−sin(x)=0
2cos2(x)+sin(x)=0:x=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
2cos2(x)+sin(x)=0
使用三角恒等式改写
sin(x)+2cos2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=sin(x)+2(1−sin2(x))
sin(x)+(1−sin2(x))⋅2=0
用替代法求解
sin(x)+(1−sin2(x))⋅2=0
令:sin(x)=uu+(1−u2)⋅2=0
u+(1−u2)⋅2=0:u=−4−1+17​​,u=41+17​​
u+(1−u2)⋅2=0
展开 u+(1−u2)⋅2:u+2−2u2
u+(1−u2)⋅2
=u+2(1−u2)
乘开 2(1−u2):2−2u2
2(1−u2)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=1,c=u2=2⋅1−2u2
数字相乘:2⋅1=2=2−2u2
=u+2−2u2
u+2−2u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−2u2+u+2=0
使用求根公式求解
−2u2+u+2=0
二次方程求根公式:
若 a=−2,b=1,c=2u1,2​=2(−2)−1±12−4(−2)⋅2​​
u1,2​=2(−2)−1±12−4(−2)⋅2​​
12−4(−2)⋅2​=17​
12−4(−2)⋅2​
使用法则 1a=112=1=1−4(−2)⋅2​
使用法则 −(−a)=a=1+4⋅2⋅2​
数字相乘:4⋅2⋅2=16=1+16​
数字相加:1+16=17=17​
u1,2​=2(−2)−1±17​​
将解分隔开u1​=2(−2)−1+17​​,u2​=2(−2)−1−17​​
u=2(−2)−1+17​​:−4−1+17​​
2(−2)−1+17​​
去除括号: (−a)=−a=−2⋅2−1+17​​
数字相乘:2⋅2=4=−4−1+17​​
使用分式法则: −ba​=−ba​=−4−1+17​​
u=2(−2)−1−17​​:41+17​​
2(−2)−1−17​​
去除括号: (−a)=−a=−2⋅2−1−17​​
数字相乘:2⋅2=4=−4−1−17​​
使用分式法则: −b−a​=ba​−1−17​=−(1+17​)=41+17​​
二次方程组的解是:u=−4−1+17​​,u=41+17​​
u=sin(x)代回sin(x)=−4−1+17​​,sin(x)=41+17​​
sin(x)=−4−1+17​​,sin(x)=41+17​​
sin(x)=−4−1+17​​:x=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
sin(x)=−4−1+17​​
使用反三角函数性质
sin(x)=−4−1+17​​
sin(x)=−4−1+17​​的通解sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πnx=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
x=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
sin(x)=41+17​​:无解
sin(x)=41+17​​
−1≤sin(x)≤1无解
合并所有解x=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
2cos2(x)−sin(x)=0:x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
2cos2(x)−sin(x)=0
使用三角恒等式改写
−sin(x)+2cos2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=−sin(x)+2(1−sin2(x))
−sin(x)+(1−sin2(x))⋅2=0
用替代法求解
−sin(x)+(1−sin2(x))⋅2=0
令:sin(x)=u−u+(1−u2)⋅2=0
−u+(1−u2)⋅2=0:u=−41+17​​,u=417​−1​
−u+(1−u2)⋅2=0
展开 −u+(1−u2)⋅2:−u+2−2u2
−u+(1−u2)⋅2
=−u+2(1−u2)
乘开 2(1−u2):2−2u2
2(1−u2)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=1,c=u2=2⋅1−2u2
数字相乘:2⋅1=2=2−2u2
=−u+2−2u2
−u+2−2u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−2u2−u+2=0
使用求根公式求解
−2u2−u+2=0
二次方程求根公式:
若 a=−2,b=−1,c=2u1,2​=2(−2)−(−1)±(−1)2−4(−2)⋅2​​
u1,2​=2(−2)−(−1)±(−1)2−4(−2)⋅2​​
(−1)2−4(−2)⋅2​=17​
(−1)2−4(−2)⋅2​
使用法则 −(−a)=a=(−1)2+4⋅2⋅2​
(−1)2=1
(−1)2
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−1)2=12=12
使用法则 1a=1=1
4⋅2⋅2=16
4⋅2⋅2
数字相乘:4⋅2⋅2=16=16
=1+16​
数字相加:1+16=17=17​
u1,2​=2(−2)−(−1)±17​​
将解分隔开u1​=2(−2)−(−1)+17​​,u2​=2(−2)−(−1)−17​​
u=2(−2)−(−1)+17​​:−41+17​​
2(−2)−(−1)+17​​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅21+17​​
数字相乘:2⋅2=4=−41+17​​
使用分式法则: −ba​=−ba​=−41+17​​
u=2(−2)−(−1)−17​​:417​−1​
2(−2)−(−1)−17​​
去除括号: (−a)=−a,−(−a)=a=−2⋅21−17​​
数字相乘:2⋅2=4=−41−17​​
使用分式法则: −b−a​=ba​1−17​=−(17​−1)=417​−1​
二次方程组的解是:u=−41+17​​,u=417​−1​
u=sin(x)代回sin(x)=−41+17​​,sin(x)=417​−1​
sin(x)=−41+17​​,sin(x)=417​−1​
sin(x)=−41+17​​:无解
sin(x)=−41+17​​
−1≤sin(x)≤1无解
sin(x)=417​−1​:x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
sin(x)=417​−1​
使用反三角函数性质
sin(x)=417​−1​
sin(x)=417​−1​的通解sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πnx=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
合并所有解x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
合并所有解x=arcsin(−4−1+17​​)+2πn,x=π+arcsin(4−1+17​​)+2πn,x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
将解代入原方程进行验证
将它们代入 2cos(x)=tan(x)检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arcsin(−4−1+17​​)+2πn的解:假
arcsin(−4−1+17​​)+2πn
代入 n=1arcsin(−4−1+17​​)+2π1
对于 2cos(x)=tan(x)代入x=arcsin(−4−1+17​​)+2π12cos(arcsin(−4−1+17​​)+2π1)=tan(arcsin(−4−1+17​​)+2π1)
整理后得1.24962…=−1.24962…
⇒假
检验 π+arcsin(4−1+17​​)+2πn的解:假
π+arcsin(4−1+17​​)+2πn
代入 n=1π+arcsin(4−1+17​​)+2π1
对于 2cos(x)=tan(x)代入x=π+arcsin(4−1+17​​)+2π12cos(π+arcsin(4−1+17​​)+2π1)=tan(π+arcsin(4−1+17​​)+2π1)
整理后得−1.24962…=1.24962…
⇒假
检验 arcsin(417​−1​)+2πn的解:真
arcsin(417​−1​)+2πn
代入 n=1arcsin(417​−1​)+2π1
对于 2cos(x)=tan(x)代入x=arcsin(417​−1​)+2π12cos(arcsin(417​−1​)+2π1)=tan(arcsin(417​−1​)+2π1)
整理后得1.24962…=1.24962…
⇒真
检验 π−arcsin(417​−1​)+2πn的解:真
π−arcsin(417​−1​)+2πn
代入 n=1π−arcsin(417​−1​)+2π1
对于 2cos(x)=tan(x)代入x=π−arcsin(417​−1​)+2π12cos(π−arcsin(417​−1​)+2π1)=tan(π−arcsin(417​−1​)+2π1)
整理后得−1.24962…=−1.24962…
⇒真
x=arcsin(417​−1​)+2πn,x=π−arcsin(417​−1​)+2πn
以小数形式表示解x=0.89590…+2πn,x=π−0.89590…+2πn

作图

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