а) Решите уравнение $\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x$
б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку $[ $\frac{9 \pi}{4}$ ; $\frac{7 \pi}{2}$ ]$
б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку $[ $\frac{9 \pi}{4}$ ; $\frac{7 \pi}{2}$ ]$
💡 Пошаговый разбор и решение:
а) Преобразуем уравнение:
$\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно ( \sin x + \cos x ) ( 1 - \sin x \cos x ) =1$
Заметим, что
$( \sin x + \cos x ) ^2 =1 + 2 \sin x \cos x = сильно \sin x \cos x = $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - \frac{1}{2}$
Подставив в уравнение, получим
$( \sin x + \cos x ) ( 1 - ( $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - $\frac{1}{2}$ ) ) = 1 = сильно ( \sin x + \cos x ) ( $\frac{3}{2}$ - $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 ) =1$ $( \sin x + \cos x ) ( 1 - ( $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - $\frac{1}{2}$ ) ) = 1 = сильно$
$ = сильно ( \sin x + \cos x ) ( $\frac{3}{2}$ - $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 ) =1$
Сделав замену $t= \sin x + \cos x$ получим уравнение
$t ( 3 - t ^2 ) =2 = сильно t ^3 - 3t + 2=0 = сильно ( t - 1 ) ^2 ( t + 2 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} t=1,t= - 2. \end{array} \right.$
Таким образом, [рис.]
$\sin x + \cos x=1 = сильно \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} \cos x + \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} \sin x= \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$ $ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$ $ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно$
$ = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$
б) Отберём корни при помощи единичной окружности. Подходит $\frac{5 \pi}{2}$
Ответ: а) $\{ 2 \pi k; $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k:k принадлежит Z \}$ б) $\frac{5 \pi}{2}$
Приведем другое решение пункта а).
Преобразуем уравнение:
$\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно \sin ^3 x - \sin ^2 x + \cos ^3 - \cos ^2 x =0 = сильно$
$ = сильно \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) + \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) = 0$ $\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно$
$ = сильно \sin ^3 x - \sin ^2 x + \cos ^3 - \cos ^2 x =0 = сильно$
$ = сильно \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) + \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) = 0$
Заметим, что $\sin x - 1 меньше или = 0$ и $\cos x - 1 меньше или = 0$ при любом x, следовательно, оба слагаемых не больше 0, поэтому их сумма может быть равна 0, только если слагаемые одновременно равны 0:
$$$\begin{cases} \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) =0 \\[6pt] \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) =0 \end{cases}$$ = сильно $$\begin{cases} \left[ \begin{array}{l} \sin x=0 \\[6pt] \sin x=1 \end{cases}$$ совокупность выражений \cos x=0, \cos x=1 \end{array} \right. конец совокупности = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$
$\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно ( \sin x + \cos x ) ( 1 - \sin x \cos x ) =1$
Заметим, что
$( \sin x + \cos x ) ^2 =1 + 2 \sin x \cos x = сильно \sin x \cos x = $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - \frac{1}{2}$
Подставив в уравнение, получим
$( \sin x + \cos x ) ( 1 - ( $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - $\frac{1}{2}$ ) ) = 1 = сильно ( \sin x + \cos x ) ( $\frac{3}{2}$ - $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 ) =1$ $( \sin x + \cos x ) ( 1 - ( $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 - $\frac{1}{2}$ ) ) = 1 = сильно$
$ = сильно ( \sin x + \cos x ) ( $\frac{3}{2}$ - $\frac{1}{2}$ ( \sin x + \cos x ) ^2 ) =1$
Сделав замену $t= \sin x + \cos x$ получим уравнение
$t ( 3 - t ^2 ) =2 = сильно t ^3 - 3t + 2=0 = сильно ( t - 1 ) ^2 ( t + 2 ) =0 = сильно \left[ \begin{array}{l} t=1,t= - 2. \end{array} \right.$
Таким образом, [рис.]
$\sin x + \cos x=1 = сильно \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} \cos x + \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} \sin x= \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$ $ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$ $ = сильно \cos ( x - $\frac{\pi}{4}$ ) = \frac{1}{$\sqrt{аргумента: 2}$ аргумента} = сильно$
$ = сильно x - $\frac{\pi}{4}$ =\pm $\frac{\pi}{4}$ + 2 \pi k, k принадлежит Z = сильно$
$ = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$
б) Отберём корни при помощи единичной окружности. Подходит $\frac{5 \pi}{2}$
Ответ: а) $\{ 2 \pi k; $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k:k принадлежит Z \}$ б) $\frac{5 \pi}{2}$
Приведем другое решение пункта а).
Преобразуем уравнение:
$\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно \sin ^3 x - \sin ^2 x + \cos ^3 - \cos ^2 x =0 = сильно$
$ = сильно \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) + \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) = 0$ $\sin ^3 x + \cos ^3 x= \sin ^2 x + \cos ^2 x = сильно$
$ = сильно \sin ^3 x - \sin ^2 x + \cos ^3 - \cos ^2 x =0 = сильно$
$ = сильно \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) + \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) = 0$
Заметим, что $\sin x - 1 меньше или = 0$ и $\cos x - 1 меньше или = 0$ при любом x, следовательно, оба слагаемых не больше 0, поэтому их сумма может быть равна 0, только если слагаемые одновременно равны 0:
$$$\begin{cases} \sin ^2 x ( \sin x - 1 ) =0 \\[6pt] \cos ^2 x ( \cos x - 1 ) =0 \end{cases}$$ = сильно $$\begin{cases} \left[ \begin{array}{l} \sin x=0 \\[6pt] \sin x=1 \end{cases}$$ совокупность выражений \cos x=0, \cos x=1 \end{array} \right. конец совокупности = сильно \left[ \begin{array}{l} x=2 \pi k,x= $\frac{\pi}{2}$ + 2 \pi k, \end{array} \right. . k принадлежит Z$
Правильный ответ:
а) $левая фигурная скобка 2 Пи k; дробь: числитель: Пи , знаменатель: 2 конец дроби плюс 2 Пи k:k принадлежит Z правая фигурная скобка$ б) $дробь: числитель: 5 Пи , знаменатель: 2 конец дроби$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 70881 • Задание №18
При каких значениях параметра a для любых значений параметра b хотя бы при одном значении параметра с система ...
ID 72016 • Задание №19
На каждой из 28 костей домино написаны два целых числа, не меньших 0 и не больших 6 так, что они образуют все ...
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
получены неверные ответы из-за вычислительной ошибки, но при этом имеется верная последовательность всех шагов решения 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
получены неверные ответы из-за вычислительной ошибки, но при этом имеется верная последовательность всех шагов решения пункта а) и пункта б). | 1
Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше. | 0
Максимальный балл | 2
🔗 Другие задания линии №13 по предмету Математика. Профильный уровень:
ID 67377
а) Решите уравнение $9 в степени левая круглая скобка x минус дробь: числитель: 1, знаменатель...
ID 67378
а) Решите уравнение: $4 в степени левая круглая скобка x правая круглая скобка минус 2 в степе...
ID 67379
а) Решите уравнение $27 в степени x минус 5 умножить на 9 в степени x минус 3 в степени левая ...
ID 67380
а) Решите уравнение $4 в степени левая круглая скобка x в квадрате минус 2x плюс 1 правая круг...
ID 67381
а) Решите уравнение $3 умножить на 9 в степени левая круглая скобка x минус дробь: числитель: ...