解答
50sin(x)+15cos(x)=40,0<x<π
解答
x=1.97713…,x=0.58154…
+1
度数
x=113.28144…∘,x=33.32006…∘求解步骤
50sin(x)+15cos(x)=40,0<x<π
两边减去 15cos(x)50sin(x)=40−15cos(x)
两边进行平方(50sin(x))2=(40−15cos(x))2
两边减去 (40−15cos(x))22500sin2(x)−1600+1200cos(x)−225cos2(x)=0
使用三角恒等式改写
−1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500sin2(x)
使用毕达哥拉斯恒等式: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500(1−cos2(x))
化简 −1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500(1−cos2(x)):1200cos(x)−2725cos2(x)+900
−1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500(1−cos2(x))
乘开 2500(1−cos2(x)):2500−2500cos2(x)
2500(1−cos2(x))
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2500,b=1,c=cos2(x)=2500⋅1−2500cos2(x)
数字相乘:2500⋅1=2500=2500−2500cos2(x)
=−1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500−2500cos2(x)
化简 −1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500−2500cos2(x):1200cos(x)−2725cos2(x)+900
−1600+1200cos(x)−225cos2(x)+2500−2500cos2(x)
对同类项分组=1200cos(x)−225cos2(x)−2500cos2(x)−1600+2500
同类项相加:−225cos2(x)−2500cos2(x)=−2725cos2(x)=1200cos(x)−2725cos2(x)−1600+2500
数字相加/相减:−1600+2500=900=1200cos(x)−2725cos2(x)+900
=1200cos(x)−2725cos2(x)+900
=1200cos(x)−2725cos2(x)+900
900+1200cos(x)−2725cos2(x)=0
用替代法求解
900+1200cos(x)−2725cos2(x)=0
令:cos(x)=u900+1200u−2725u2=0
900+1200u−2725u2=0:u=−1096(55−4),u=1096(4+55)
900+1200u−2725u2=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0−2725u2+1200u+900=0
使用求根公式求解
−2725u2+1200u+900=0
二次方程求根公式:
若 a=−2725,b=1200,c=900u1,2=2(−2725)−1200±12002−4(−2725)⋅900
u1,2=2(−2725)−1200±12002−4(−2725)⋅900
12002−4(−2725)⋅900=15005
12002−4(−2725)⋅900
使用法则 −(−a)=a=12002+4⋅2725⋅900
数字相乘:4⋅2725⋅900=9810000=12002+9810000
12002=1440000=1440000+9810000
数字相加:1440000+9810000=11250000=11250000
11250000质因数分解:24⋅32⋅57
11250000
=57⋅24⋅32
使用指数法则: ab+c=ab⋅ac=56⋅24⋅32⋅5
使用根式运算法则: nab=nanb=5243256
使用根式运算法则: nam=anm24=224=22=2253256
使用根式运算法则: nan=a32=3=22⋅3556
使用根式运算法则: nam=anm56=526=53=53⋅22⋅35
整理后得=15005
u1,2=2(−2725)−1200±15005
将解分隔开u1=2(−2725)−1200+15005,u2=2(−2725)−1200−15005
u=2(−2725)−1200+15005:−1096(55−4)
2(−2725)−1200+15005
去除括号: (−a)=−a=−2⋅2725−1200+15005
数字相乘:2⋅2725=5450=−5450−1200+15005
使用分式法则: −ba=−ba=−5450−1200+15005
消掉 5450−1200+15005:1096(55−4)
5450−1200+15005
分解 −1200+15005:300(−4+55)
−1200+15005
改写为=−300⋅4+300⋅55
因式分解出通项 300=300(−4+55)
=5450300(−4+55)
约分:50=1096(55−4)
=−1096(55−4)
u=2(−2725)−1200−15005:1096(4+55)
2(−2725)−1200−15005
去除括号: (−a)=−a=−2⋅2725−1200−15005
数字相乘:2⋅2725=5450=−5450−1200−15005
使用分式法则: −b−a=ba−1200−15005=−(1200+15005)=54501200+15005
分解 1200+15005:300(4+55)
1200+15005
改写为=300⋅4+300⋅55
因式分解出通项 300=300(4+55)
=5450300(4+55)
约分:50=1096(4+55)
二次方程组的解是:u=−1096(55−4),u=1096(4+55)
u=cos(x)代回cos(x)=−1096(55−4),cos(x)=1096(4+55)
cos(x)=−1096(55−4),cos(x)=1096(4+55)
cos(x)=−1096(55−4),0<x<π:x=arccos(−1096(55−4))
cos(x)=−1096(55−4),0<x<π
使用反三角函数性质
cos(x)=−1096(55−4)
cos(x)=−1096(55−4)的通解cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−1096(55−4))+2πn,x=−arccos(−1096(55−4))+2πn
x=arccos(−1096(55−4))+2πn,x=−arccos(−1096(55−4))+2πn
在 0<x<π范围内的解x=arccos(−1096(55−4))
cos(x)=1096(4+55),0<x<π:x=arccos(1096(4+55))
cos(x)=1096(4+55),0<x<π
使用反三角函数性质
cos(x)=1096(4+55)
cos(x)=1096(4+55)的通解cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(1096(4+55))+2πn,x=2π−arccos(1096(4+55))+2πn
x=arccos(1096(4+55))+2πn,x=2π−arccos(1096(4+55))+2πn
在 0<x<π范围内的解x=arccos(1096(4+55))
合并所有解x=arccos(−1096(55−4)),x=arccos(1096(4+55))
将解代入原方程进行验证
将它们代入 50sin(x)+15cos(x)=40检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 arccos(−1096(55−4))的解:真
arccos(−1096(55−4))
代入 n=1arccos(−1096(55−4))
对于 50sin(x)+15cos(x)=40代入x=arccos(−1096(55−4))50sin(arccos(−1096(55−4)))+15cos(arccos(−1096(55−4)))=40
整理后得40=40
⇒真
检验 arccos(1096(4+55))的解:真
arccos(1096(4+55))
代入 n=1arccos(1096(4+55))
对于 50sin(x)+15cos(x)=40代入x=arccos(1096(4+55))50sin(arccos(1096(4+55)))+15cos(arccos(1096(4+55)))=40
整理后得40=40
⇒真
x=arccos(−1096(55−4)),x=arccos(1096(4+55))
以小数形式表示解x=1.97713…,x=0.58154…