Дано уравнение $\frac{\sin x}{\cos в степени ( - 2 ) x} + 1= $\frac{1}{2}$ \cdot ( $\frac{5}{4}$ + 3 ( 1 - \sin ^2 x ) + $\frac{\sin x}{2}$ )$
а) Решите уравнение.
б) Найдите корни на промежутке $[ 2 \pi ; $\frac{13 \pi}{3}$ ]$
а) Решите уравнение.
б) Найдите корни на промежутке $[ 2 \pi ; $\frac{13 \pi}{3}$ ]$
💡 Пошаговый разбор и решение:
а) Ясно, что $\cos x не = 0$ так как степенная функция с целым отрицательным показателем определена только для чисел, отличных от нуля:
$\frac{\sin x}{\cos в степени ( - 2 ) x} + 1= $\frac{1}{2}$ \cdot ( $\frac{5}{4}$ + 3 ( 1 - \sin ^2 x ) + $\frac{\sin x}{2}$ ) = сильно \sin x \cdot \cos ^2 x + 1 - $\frac{5}{8}$ - $\frac{3}{2}$ \cos ^2 x - $\frac{1}{4}$ \sin x=0 = сильно$ $\frac{\sin x}{\cos в степени ( - 2 ) x} + 1= $\frac{1}{2}$ \cdot ( $\frac{5}{4}$ + 3 ( 1 - \sin ^2 x ) + $\frac{\sin x}{2}$ ) = сильно$
$ = сильно \sin x \cdot \cos ^2 x + 1 - $\frac{5}{8}$ - $\frac{3}{2}$ \cos ^2 x - $\frac{1}{4}$ \sin x=0 = сильно$
$ = сильно 8 \sin x \cdot \cos ^2 x + 8 - 5 - 12 \cos ^2 x - 2 \sin x=0 = сильно ( 8 \sin x \cdot \cos ^2 x - 12 \cos ^2 x ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно$ $ = сильно 8 \sin x \cdot \cos ^2 x + 8 - 5 - 12 \cos ^2 x - 2 \sin x=0 = сильно$
$ = сильно ( 8 \sin x \cdot \cos ^2 x - 12 \cos ^2 x ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно$
$4 \cos ^2 x ( 2 \sin x - 3 ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно ( 2 \sin x - 3 ) \cdot ( 4 \cos ^2 x - 1 ) =0$
Уравнение $2 \sin x - 3=0$ не имеет из-за ограниченности \sin а. Рассмотрим второй множитель:
$\cos ^2 x= $\frac{1}{4}$ = сильно x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ $x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$
Итак, общим решением заданного уравнения являются числа вида $x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$
б) Отбор корней можно сделать несколькими способами:
1. Путем решения двойных неравенств.
Решим неравенство $2 \pi меньше или = - $\frac{\pi}{3}$ + \pi n меньше или = \frac{13 \pi}{3}$ относительно целых $n:$
$6 меньше или = - 1 + 3n меньше или = 13 = сильно 7 меньше или = 3n меньше или = 14 = сильно $\frac{7}{3}$ меньше или = n меньше или = $\frac{14}{3}$ = сильно$
$ = сильно 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ = сильно 3 меньше или = n меньше или = 4$ $6 меньше или = - 1 + 3n меньше или = 13 = сильно$
$ = сильно 7 меньше или = 3n меньше или = 14 = сильно $\frac{7}{3}$ меньше или = n меньше или = $\frac{14}{3}$ = сильно$
$ = сильно 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ = сильно$
$ = сильно 3 меньше или = n меньше или = 4$
При $n=3$ получим $x_1= - $\frac{\pi}{3}$ + 3 \pi = \frac{8 \pi}{3}$ при $n=4x_2= - $\frac{\pi}{3}$ + 4 \pi = \frac{11 \pi}{3}$
Теперь решим неравенство $2 \pi меньше или = $\frac{\pi}{3}$ + \pi n меньше или = \frac{13 \pi}{3}$
$6 меньше или = 1 + 3n меньше или = 13 = сильно 5 меньше или = 3n меньше или = 12 = сильно $\frac{5}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 = сильно 1 + $\frac{2}{3}$ меньше или = n меньше или = 4$ $n=2$ $n=3$ $n=4$
При $n=2$ $x_3= $\frac{\pi}{3}$ + 2 \pi = \frac{7 \pi}{3}$ при $n=3$ $x_4= $\frac{\pi}{3}$ + 3 \pi = \frac{10 \pi}{3}$ при $n=4$ $x_5= $\frac{\pi}{3}$ + 4 \pi = \frac{13 \pi}{3}$
Таким образом, корнями уравнения, принадлежащими заданному отрезку, являются числа: $\frac{7 \pi}{3}$ $\frac{8 \pi}{3}$ $\frac{10 \pi}{3}$ $\frac{11 \pi}{3}$ $\frac{13 \pi}{3}$
2. С помощью графика функции $y= \cos x$
Для этого достаточно построить график для значений x от $2 \pi$ до $5 \pi$ пересечь график прямыми $y= \frac{1}{2}$ $y= - \frac{1}{2}$ Точек пересечения этих прямых и графика функции $y= \cos x$ окажется 5.
[рис.]
Абсциссы точек пересечения легко обнаружить:
$2 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{7 \pi}{3}$ $3 \pi - $\frac{\pi}{3}$ = \frac{8 \pi}{3}$ $3 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{10 \pi}{3}$ $4 \pi - $\frac{\pi}{3}$ = \frac{11 \pi}{3}$ $4 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{13 \pi}{3}$
3. Перебором различных целых значений $n$
Легко заметить, что из серии корней $x= $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ можно получить искомые корни только при $n больше или = 2$ а из серии $x= $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ — только при $n больше или = 3$
[рис.]
При значениях $n больше или = 5$ дальнейшие поиски корней не имеет смысла.
4. С помощью единичной окружности
[рис.]
Однако, как показывает опыт, последний способ отбора корней, принадлежащих заданному промежутку, с помощью единичной окружности в большинстве случаев является самым удобным способом, быстро приводящим к цели.
Замечание: В самом начале решения задачи мы отметили, что $\cos x не = 0$ Если в конце решения мы получили бы результат $\cos x=0$ или $\sin x=\pm 1$ то серию корней $x= $\frac{\pi}{2}$ + \pi n,n принадлежит Z$ исключили бы как посторонние.
Ответ: а) $\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ б) $\frac{7 \pi}{3} ; \frac{8 \pi}{3}$ $\frac{10 \pi}{3}$ $\frac{11 \pi}{3}$ $\frac{13 \pi}{3}$
$\frac{\sin x}{\cos в степени ( - 2 ) x} + 1= $\frac{1}{2}$ \cdot ( $\frac{5}{4}$ + 3 ( 1 - \sin ^2 x ) + $\frac{\sin x}{2}$ ) = сильно \sin x \cdot \cos ^2 x + 1 - $\frac{5}{8}$ - $\frac{3}{2}$ \cos ^2 x - $\frac{1}{4}$ \sin x=0 = сильно$ $\frac{\sin x}{\cos в степени ( - 2 ) x} + 1= $\frac{1}{2}$ \cdot ( $\frac{5}{4}$ + 3 ( 1 - \sin ^2 x ) + $\frac{\sin x}{2}$ ) = сильно$
$ = сильно \sin x \cdot \cos ^2 x + 1 - $\frac{5}{8}$ - $\frac{3}{2}$ \cos ^2 x - $\frac{1}{4}$ \sin x=0 = сильно$
$ = сильно 8 \sin x \cdot \cos ^2 x + 8 - 5 - 12 \cos ^2 x - 2 \sin x=0 = сильно ( 8 \sin x \cdot \cos ^2 x - 12 \cos ^2 x ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно$ $ = сильно 8 \sin x \cdot \cos ^2 x + 8 - 5 - 12 \cos ^2 x - 2 \sin x=0 = сильно$
$ = сильно ( 8 \sin x \cdot \cos ^2 x - 12 \cos ^2 x ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно$
$4 \cos ^2 x ( 2 \sin x - 3 ) - ( 2 \sin x - 3 ) =0 = сильно ( 2 \sin x - 3 ) \cdot ( 4 \cos ^2 x - 1 ) =0$
Уравнение $2 \sin x - 3=0$ не имеет из-за ограниченности \sin а. Рассмотрим второй множитель:
$\cos ^2 x= $\frac{1}{4}$ = сильно x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ $x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$
Итак, общим решением заданного уравнения являются числа вида $x=\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$
б) Отбор корней можно сделать несколькими способами:
1. Путем решения двойных неравенств.
Решим неравенство $2 \pi меньше или = - $\frac{\pi}{3}$ + \pi n меньше или = \frac{13 \pi}{3}$ относительно целых $n:$
$6 меньше или = - 1 + 3n меньше или = 13 = сильно 7 меньше или = 3n меньше или = 14 = сильно $\frac{7}{3}$ меньше или = n меньше или = $\frac{14}{3}$ = сильно$
$ = сильно 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ = сильно 3 меньше или = n меньше или = 4$ $6 меньше или = - 1 + 3n меньше или = 13 = сильно$
$ = сильно 7 меньше или = 3n меньше или = 14 = сильно $\frac{7}{3}$ меньше или = n меньше или = $\frac{14}{3}$ = сильно$
$ = сильно 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ 2 + $\frac{1}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 + $\frac{2}{3}$ = сильно$
$ = сильно 3 меньше или = n меньше или = 4$
При $n=3$ получим $x_1= - $\frac{\pi}{3}$ + 3 \pi = \frac{8 \pi}{3}$ при $n=4x_2= - $\frac{\pi}{3}$ + 4 \pi = \frac{11 \pi}{3}$
Теперь решим неравенство $2 \pi меньше или = $\frac{\pi}{3}$ + \pi n меньше или = \frac{13 \pi}{3}$
$6 меньше или = 1 + 3n меньше или = 13 = сильно 5 меньше или = 3n меньше или = 12 = сильно $\frac{5}{3}$ меньше или = n меньше или = 4 = сильно 1 + $\frac{2}{3}$ меньше или = n меньше или = 4$ $n=2$ $n=3$ $n=4$
При $n=2$ $x_3= $\frac{\pi}{3}$ + 2 \pi = \frac{7 \pi}{3}$ при $n=3$ $x_4= $\frac{\pi}{3}$ + 3 \pi = \frac{10 \pi}{3}$ при $n=4$ $x_5= $\frac{\pi}{3}$ + 4 \pi = \frac{13 \pi}{3}$
Таким образом, корнями уравнения, принадлежащими заданному отрезку, являются числа: $\frac{7 \pi}{3}$ $\frac{8 \pi}{3}$ $\frac{10 \pi}{3}$ $\frac{11 \pi}{3}$ $\frac{13 \pi}{3}$
2. С помощью графика функции $y= \cos x$
Для этого достаточно построить график для значений x от $2 \pi$ до $5 \pi$ пересечь график прямыми $y= \frac{1}{2}$ $y= - \frac{1}{2}$ Точек пересечения этих прямых и графика функции $y= \cos x$ окажется 5.
[рис.]
Абсциссы точек пересечения легко обнаружить:
$2 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{7 \pi}{3}$ $3 \pi - $\frac{\pi}{3}$ = \frac{8 \pi}{3}$ $3 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{10 \pi}{3}$ $4 \pi - $\frac{\pi}{3}$ = \frac{11 \pi}{3}$ $4 \pi + $\frac{\pi}{3}$ = \frac{13 \pi}{3}$
3. Перебором различных целых значений $n$
Легко заметить, что из серии корней $x= $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ можно получить искомые корни только при $n больше или = 2$ а из серии $x= $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ — только при $n больше или = 3$
[рис.]
При значениях $n больше или = 5$ дальнейшие поиски корней не имеет смысла.
4. С помощью единичной окружности
[рис.]
Однако, как показывает опыт, последний способ отбора корней, принадлежащих заданному промежутку, с помощью единичной окружности в большинстве случаев является самым удобным способом, быстро приводящим к цели.
Замечание: В самом начале решения задачи мы отметили, что $\cos x не = 0$ Если в конце решения мы получили бы результат $\cos x=0$ или $\sin x=\pm 1$ то серию корней $x= $\frac{\pi}{2}$ + \pi n,n принадлежит Z$ исключили бы как посторонние.
Ответ: а) $\pm $\frac{\pi}{3}$ + \pi n,n принадлежит Z$ б) $\frac{7 \pi}{3} ; \frac{8 \pi}{3}$ $\frac{10 \pi}{3}$ $\frac{11 \pi}{3}$ $\frac{13 \pi}{3}$
Правильный ответ:
а) $\pm дробь: числитель: Пи , знаменатель: 3 конец дроби плюс Пи n,n принадлежит Z$ б) $дробь: числитель: 7 Пи , знаменатель: 3 конец дроби ; дробь: числитель: 8 Пи , знаменатель: 3 конец дроби$ $дробь: числитель: 10 Пи , знаменатель: 3 конец дроби$ $дробь: числитель: 11 Пи , знаменатель: 3 конец дроби$ $дробь: числитель: 13 Пи , знаменатель: 3 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 67500 • Задание №13
а) Решите уравнение $2 синус левая круглая скобка Пи плюс x правая круглая скобка умножить на синус левая кру...
ID 70169 • Задание №17
В полуокружности с диаметром MN расположены две окружности с центрами O1 и O2, касающиеся друг друга, полуокру...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах. | 2
Обоснованно получен верный ответ в пункте а, или в пункте б.
ИЛИ
получены неверные ответы из-за вычислительной ошибки, но при этом имеется верная последовательность всех шагов решения обоих пунктов — пункта а и пункта б. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Максимальный балл | 2
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Обоснованно получены верные ответы в обоих пунктах. | 2
Обоснованно получен верный ответ в пункте а, или в пункте б.
ИЛИ
получены неверные ответы из-за вычислительной ошибки, но при этом имеется верная последовательность всех шагов решения обоих пунктов — пункта а и пункта б. | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Максимальный балл | 2
🔗 Другие задания линии №8 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 65880
Материальная точка движется прямолинейно по закону $x левая круглая скобка t правая круглая ско...
ID 65881
Материальная точка движется прямолинейно по закону $x левая круглая скобка t правая круглая ско...
ID 65882
Материальная точка движется прямолинейно по закону $x левая круглая скобка t правая круглая ско...
ID 65883
Материальная точка движется прямолинейно по закону $x левая круглая скобка t правая круглая ско...
ID 65884
Материальная точка движется прямолинейно по закону $x левая круглая скобка t правая круглая ско...