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arctan(1/(x-1))+arctan(2/(x+1))= pi/4

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解答

arctan(x−11​)+arctan(x+12​)=4π​

解答

x=23+17​​,x=23−17​​
求解步骤
arctan(x−11​)+arctan(x+12​)=4π​
使用三角恒等式改写
arctan(x−11​)+arctan(x+12​)
使用和差化积恒等式: arctan(s)+arctan(t)=arctan(1−sts+t​)=arctan(1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​)
arctan(1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​)=4π​
使用反三角函数性质
arctan(1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​)=4π​
arctan(x)=a⇒x=tan(a)1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​=tan(4π​)
tan(4π​)=1
tan(4π​)
使用以下普通恒等式:tan(4π​)=1
tan(4π​)
tan(x) 周期表(周期为 πn):
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​tan(x)033​​13​±∞−3​−1−33​​​​
=1
=1
1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​=1
1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​=1
解 1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​=1:x=23+17​​,x=23−17​​
1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​=1
化简 1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​:x2−33x−1​
1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​
x−11​⋅x+12​=(x−1)(x+1)2​
x−11​⋅x+12​
分式相乘: ba​⋅dc​=b⋅da⋅c​=(x−1)(x+1)1⋅2​
数字相乘:1⋅2=2=(x−1)(x+1)2​
=1−(x−1)(x+1)2​x−11​+x+12​​
化简 x−11​+x+12​:(x−1)(x+1)3x−1​
x−11​+x+12​
x−1,x+1的最小公倍数:(x−1)(x+1)
x−1,x+1
最小公倍数 (LCM)
计算出由出现在 x−1 或 x+1中的因子组成的表达式=(x−1)(x+1)
根据最小公倍数调整分式
将每个分子乘以其分母转变为最小公倍数所要乘以的同一数值 (x−1)(x+1)
对于 x−11​:将分母和分子乘以 x+1x−11​=(x−1)(x+1)1⋅(x+1)​=(x−1)(x+1)x+1​
对于 x+12​:将分母和分子乘以 x−1x+12​=(x+1)(x−1)2(x−1)​
=(x−1)(x+1)x+1​+(x+1)(x−1)2(x−1)​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=(x−1)(x+1)x+1+2(x−1)​
乘开 x+1+2(x−1):3x−1
x+1+2(x−1)
乘开 2(x−1):2x−2
2(x−1)
使用分配律: a(b−c)=ab−aca=2,b=x,c=1=2x−2⋅1
数字相乘:2⋅1=2=2x−2
=x+1+2x−2
化简 x+1+2x−2:3x−1
x+1+2x−2
对同类项分组=x+2x+1−2
同类项相加:x+2x=3x=3x+1−2
数字相加/相减:1−2=−1=3x−1
=3x−1
=(x−1)(x+1)3x−1​
=1−(x−1)(x+1)2​(x−1)(x+1)3x−1​​
使用分式法则: acb​​=c⋅ab​=(x−1)(x+1)(1−(x−1)(x+1)2​)3x−1​
化简 1−(x−1)(x+1)2​:(x−1)(x+1)x2−3​
1−(x−1)(x+1)2​
将项转换为分式: 1=(x−1)(x+1)1(x−1)(x+1)​=(x−1)(x+1)1⋅(x−1)(x+1)​−(x−1)(x+1)2​
因为分母相等,所以合并分式: ca​±cb​=ca±b​=(x−1)(x+1)1⋅(x−1)(x+1)−2​
乘以:1⋅(x−1)=(x−1)=(x−1)(x+1)(x−1)(x+1)−2​
乘开 (x−1)(x+1)−2:x2−3
(x−1)(x+1)−2
乘开 (x−1)(x+1):x2−1
(x−1)(x+1)
使用平方差公式: (a−b)(a+b)=a2−b2a=x,b=1=x2−12
使用法则 1a=112=1=x2−1
=x2−1−2
数字相减:−1−2=−3=x2−3
=(x−1)(x+1)x2−3​
=(x−1)(x+1)x2−3​(x−1)(x+1)3x−1​
乘 (x−1)(x+1)(x−1)(x+1)x2−3​:x2−3
(x−1)(x+1)(x−1)(x+1)x2−3​
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=(x−1)(x+1)(x2−3)(x−1)(x+1)​
约分:x−1=x+1(x2−3)(x+1)​
约分:x+1=x2−3
=x2−33x−1​
x2−33x−1​=1
在两边乘以 x2−3
x2−33x−1​=1
在两边乘以 x2−3x2−33x−1​(x2−3)=1⋅(x2−3)
化简
x2−33x−1​(x2−3)=1⋅(x2−3)
化简 x2−33x−1​(x2−3):3x−1
x2−33x−1​(x2−3)
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=x2−3(3x−1)(x2−3)​
约分:x2−3=3x−1
化简 1⋅(x2−3):x2−3
1⋅(x2−3)
乘以:1⋅(x2−3)=(x2−3)=(x2−3)
去除括号: (a)=a=x2−3
3x−1=x2−3
3x−1=x2−3
3x−1=x2−3
解 3x−1=x2−3:x=23+17​​,x=23−17​​
3x−1=x2−3
交换两边x2−3=3x−1
将 1para o lado esquerdo
x2−3=3x−1
两边加上 1x2−3+1=3x−1+1
化简x2−2=3x
x2−2=3x
将 3xpara o lado esquerdo
x2−2=3x
两边减去 3xx2−2−3x=3x−3x
化简x2−2−3x=0
x2−2−3x=0
改写成标准形式 ax2+bx+c=0x2−3x−2=0
使用求根公式求解
x2−3x−2=0
二次方程求根公式:
若 a=1,b=−3,c=−2x1,2​=2⋅1−(−3)±(−3)2−4⋅1⋅(−2)​​
x1,2​=2⋅1−(−3)±(−3)2−4⋅1⋅(−2)​​
(−3)2−4⋅1⋅(−2)​=17​
(−3)2−4⋅1⋅(−2)​
使用法则 −(−a)=a=(−3)2+4⋅1⋅2​
使用指数法则: (−a)n=an,若 n 是偶数(−3)2=32=32+4⋅1⋅2​
数字相乘:4⋅1⋅2=8=32+8​
32=9=9+8​
数字相加:9+8=17=17​
x1,2​=2⋅1−(−3)±17​​
将解分隔开x1​=2⋅1−(−3)+17​​,x2​=2⋅1−(−3)−17​​
x=2⋅1−(−3)+17​​:23+17​​
2⋅1−(−3)+17​​
使用法则 −(−a)=a=2⋅13+17​​
数字相乘:2⋅1=2=23+17​​
x=2⋅1−(−3)−17​​:23−17​​
2⋅1−(−3)−17​​
使用法则 −(−a)=a=2⋅13−17​​
数字相乘:2⋅1=2=23−17​​
二次方程组的解是:x=23+17​​,x=23−17​​
x=23+17​​,x=23−17​​
验证解
找到无定义的点(奇点):x=3​,x=−3​,x=1,x=−1
取 1−x−11​⋅x+12​x−11​+x+12​​ 的分母,令其等于零
解 1−x−11​⋅x+12​=0:x=3​,x=−3​
1−x−11​⋅x+12​=0
化简 −x−11​⋅x+12​:−(x−1)(x+1)2​
−x−11​⋅x+12​
分式相乘: ba​⋅dc​=b⋅da⋅c​=−(x−1)(x+1)1⋅2​
数字相乘:1⋅2=2=−(x−1)(x+1)2​
1−(x−1)(x+1)2​=0
在两边乘以 (x−1)(x+1)
1−(x−1)(x+1)2​=0
在两边乘以 (x−1)(x+1)1⋅(x−1)(x+1)−(x−1)(x+1)2​(x−1)(x+1)=0⋅(x−1)(x+1)
化简
1⋅(x−1)(x+1)−(x−1)(x+1)2​(x−1)(x+1)=0⋅(x−1)(x+1)
化简 1⋅(x−1)(x+1):(x−1)(x+1)
1⋅(x−1)(x+1)
乘以:1⋅(x−1)=(x−1)=(x−1)(x+1)
化简 −(x−1)(x+1)2​(x−1)(x+1):−2
−(x−1)(x+1)2​(x−1)(x+1)
分式相乘: a⋅cb​=ca⋅b​=−(x−1)(x+1)2(x−1)(x+1)​
约分:x−1=−x+12(x+1)​
约分:x+1=−2
化简 0⋅(x−1)(x+1):0
0⋅(x−1)(x+1)
使用法则 0⋅a=0=0
(x−1)(x+1)−2=0
(x−1)(x+1)−2=0
(x−1)(x+1)−2=0
解 (x−1)(x+1)−2=0:x=3​,x=−3​
(x−1)(x+1)−2=0
展开 (x−1)(x+1)−2:x2−3
(x−1)(x+1)−2
乘开 (x−1)(x+1):x2−1
(x−1)(x+1)
使用平方差公式: (a−b)(a+b)=a2−b2a=x,b=1=x2−12
使用法则 1a=112=1=x2−1
=x2−1−2
数字相减:−1−2=−3=x2−3
x2−3=0
使用求根公式求解
x2−3=0
二次方程求根公式:
若 a=1,b=0,c=−3x1,2​=2⋅1−0±02−4⋅1⋅(−3)​​
x1,2​=2⋅1−0±02−4⋅1⋅(−3)​​
02−4⋅1⋅(−3)​=23​
02−4⋅1⋅(−3)​
使用法则 0a=002=0=0−4⋅1⋅(−3)​
使用法则 −(−a)=a=0+4⋅1⋅3​
数字相乘:4⋅1⋅3=12=0+12​
数字相加:0+12=12=12​
12质因数分解:22⋅3
12
12除以 212=6⋅2=2⋅6
6除以 26=3⋅2=2⋅2⋅3
2,3 都是质数,因此无法进一步因数分解=2⋅2⋅3
=22⋅3
=22⋅3​
使用根式运算法则: nab​=na​nb​=3​22​
使用根式运算法则: nan​=a22​=2=23​
x1,2​=2⋅1−0±23​​
将解分隔开x1​=2⋅1−0+23​​,x2​=2⋅1−0−23​​
x=2⋅1−0+23​​:3​
2⋅1−0+23​​
−0+23​=23​=2⋅123​​
数字相乘:2⋅1=2=223​​
数字相除:22​=1=3​
x=2⋅1−0−23​​:−3​
2⋅1−0−23​​
−0−23​=−23​=2⋅1−23​​
数字相乘:2⋅1=2=2−23​​
使用分式法则: b−a​=−ba​=−223​​
数字相除:22​=1=−3​
二次方程组的解是:x=3​,x=−3​
x=3​,x=−3​
验证解
找到无定义的点(奇点):x=1,x=−1
取 1−x−11​⋅x+12​ 的分母,令其等于零
解 x−1=0:x=1
x−1=0
将 1到右边
x−1=0
两边加上 1x−1+1=0+1
化简x=1
x=1
解 x+1=0:x=−1
x+1=0
将 1到右边
x+1=0
两边减去 1x+1−1=0−1
化简x=−1
x=−1
以下点无定义x=1,x=−1
将不在定义域的点与解相综合:
x=3​,x=−3​
解 x−1=0:x=1
x−1=0
将 1到右边
x−1=0
两边加上 1x−1+1=0+1
化简x=1
x=1
解 x+1=0:x=−1
x+1=0
将 1到右边
x+1=0
两边减去 1x+1−1=0−1
化简x=−1
x=−1
以下点无定义x=3​,x=−3​,x=1,x=−1
将不在定义域的点与解相综合:
x=23+17​​,x=23−17​​
x=23+17​​,x=23−17​​
将解代入原方程进行验证
将它们代入 arctan(x−11​)+arctan(x+12​)=4π​检验解是否符合
去除与方程不符的解。
检验 23+17​​的解:真
23+17​​
代入 n=123+17​​
对于 arctan(x−11​)+arctan(x+12​)=4π​代入x=23+17​​arctan(23+17​​−11​)+arctan(23+17​​+12​)=4π​
整理后得0.78539…=0.78539…
⇒真
检验 23−17​​的解:真
23−17​​
代入 n=123−17​​
对于 arctan(x−11​)+arctan(x+12​)=4π​代入x=23−17​​arctan(23−17​​−11​)+arctan(23−17​​+12​)=4π​
整理后得0.78539…=0.78539…
⇒真
x=23+17​​,x=23−17​​

作图

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