Решение задачи 13. Вариант 315

а) Решите уравнение ​\( \sqrt{3-tg^2(\frac{3x}{2})}*sinx-cosx=2 \)

б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [-17;2]

Решение

\( \sqrt{3-tg^2(\frac{3x}{2})}=\frac{2+cosx}{sinx} \)

В начале рассмотрим область допустимых значений

\( \frac{2+cosx}{sinx}>=0 \)

\( 2+cosx>0 \)​  при любом x, т.к область значений cosx –  [-1;1]

Значит нам достаточно указать ​\( sinx>0 \)​, чтобы дробь была неотрицательной:)

 

Давайте получим формулу тангенса половинного угла

Вы должны обязательно значить формулы понижения степени ​\( sin^2\frac{x}{2}=\frac{1-cosx}{2} \)​ и ​\( cos^2\frac{x}{2}=\frac{1+cosx}{2} \)

Поделим одно на другое и получим, что ​\( tg^2\frac{x}{2}=\frac{1-cosx}{1+cosx} \)

Этим мы и воспользуемся:)

\( \sqrt{3-\frac{1-cos3x}{1+cos3x}}=\frac{2+cosx}{sinx} \)

Возведем все это дело в квадрат

\( \frac{2+4cos3x}{1+cos3x}=\frac{(2+cosx)^2}{sin^2x} \)

Теперь вспомним формулу ​\( cos3x=4cos^3x-3cosx \)​ (она тоже легко выводится, достаточно рассмотреть ​\( cos(\frac{3x}{2}*2) \)​ и применить известную формулу косинуса двойного угла)

И сделаем замену ​\( cosx=t \)​, где ​\( -1<=t<=1 \)

\( \frac{2+4(4t^3-3t)}{1+4t^3-3t}=\frac{(t+2)^2}{1-t^2} \)

Перемножаем крест на крест, раскрываем скобки и преобразовываем. Должно получится следующее выражение:

\( 20t^5+16t^4-15t^3-9t^2+4t+2=0 \)

Это уравнение нужно решить.

Как обычно подбираем корни по т Безу. Корнями могут быть ​\( t=±\frac{1}{20},±\frac{1}{10},±\frac{1}{5},±\frac{2}{5},±\frac{1}{4},±\frac{1}{2},±1 \)

начнем с самых легких

\( t=1 \)​ – не подходит

\( t=-1 \)​ – подходит

Значит делим столбиком весь многочлен на ​\( (t+1) \)

Я тоже приложу свое деление, мало ли кто забыл как это делать

В итоге получаем ​\( (t+1)(20t^4-4t^3-11t^2+2t+2)=0 \)

Рассмотрим многочлен ​\( 20t^4-4t^3-11t^2+2t+2 \)​ и ищем его корни по той же схеме, кстати, остаются почти те же самые корни

Если будем проверять ​\( t=±1 \)​ – не подходит

\( t=\frac{1}{2} \)​ – не подходит

\( t=-\frac{1}{2} \)​ -подходит

И делим стобиком:) Должно выйти в конечном счете ​\( (t+1)(2t+1)(10t^3-7t^2-2t+2)=0 \)

Есть конечно же другой способ – ​\( 20t^4-4t^3-11t^2+2t+2=20t^4+10t^3-14t^3-7t^2-4t^2-2t+4t+2=10t^3(2t+1)-7t^2(2t+1)-2t(2t+1)+2(2t+1) \)

\( (2t+1)(10t^3-7t^2-2t+2) \)

Далее рассмотрим многочлен ​\( 10t^3-7t^2-2t+2 \)​ и ищем его корни любым из указанных способов. (делаем самостоятельно, если не получилось, то спрашиваем в комменты, я отвечу)

Должно получится ​\( 10t^3-7t^2-2t+2=(2t+1)(5t^2-6t+2) \)

В итоге получаем ​\( (t+1)(2t+1)^2(5t^2-6t+2)=0 \)

Значит

\( t=-1 \)

\( t=-0,5 \)

\( 5t^2-6t+2=0 \)​ D<0 нет корней

 

\( cosx=-1 \)

\( cosx=-0,5 \)

 

\( x=\pi+2\pi n \)

\( x=±\frac{2\pi}{3}+2\pi n \)

Не забываем про sinx>0 –  это 1,2 четверть на тригонометрической окружности, невключая точки​\( x=2\pi n \)​ и ​\( x=\pi+2\pi n \)​. С учетом этого получаем, что

\( x=\frac{2\pi}{3}+2\pi n \)

Б) Здесь конечно же легче всего решать через двойное неравенство

\( -17<=\frac{2\pi}{3}+2\pi n<=2 \)

Примем для удобства ​\( \pi=3 \)

\( -\frac{19}{6}<=n<=\frac{6-2*3}{3} \)

Но конечно же число пи немного больше чем 3) Поэтому  число n будет ограничено сверху (справа) числом, меньшим нуля

Значит ​\( n=-3,-2,-1 \)

\( x=-\frac{16\pi}{3},-\frac{10\pi}{3},-\frac{4\pi}{3} \)

Ответ: а) \( x=\frac{2\pi}{3}+2\pi n \)​ б) ​\( x=-\frac{16\pi}{3},-\frac{10\pi}{3},-\frac{4\pi}{3} \)

Оцените решение
Ten-tlt.ru
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить