Краткий ответ:
Упростим выражение:
Пусть , тогда:
Вычислим дискриминант :
Теперь решим квадратное уравнение для :
Найдем два корня:
Первое уравнение:
Второе уравнение:
Для того чтобы имел решение, должно выполняться неравенство:
Таким образом, можно выразить как:
Ответ:
Подробный ответ:
Задача:
Найти при условии:
1. Преобразование уравнения
Мы начинаем с исходного уравнения:
Шаг 1: Подставим
Используем основное тригонометрическое тождество , чтобы выразить через :
Шаг 2: Раскроем скобки и упростим
Теперь раскроем скобки:
Сначала заметим, что и сокращаются:
Шаг 3: Переносим все в одну сторону
Теперь у нас уравнение вида:
Мы получаем квадратичное уравнение относительно . Для удобства введем замену: .
Шаг 4: Подставляем
Подставляем вместо :
Теперь это стандартное квадратичное уравнение относительно . Чтобы решить его, будем использовать формулу для дискриминанта.
2. Решение квадратного уравнения
Шаг 5: Вычисляем дискриминант
Для квадратного уравнения , дискриминант рассчитывается по формуле:
В нашем уравнении , , . Подставим эти значения в формулу для дискриминанта:
Выполним вычисления:
Раскроем скобки:
Теперь упростим:
Собираем подобные:
Заметим, что можно выделить полный квадрат:
Шаг 6: Находим корни уравнения
Теперь, зная дискриминант, можем найти корни квадратного уравнения:
Подставим значения , , :
Упростим:
Теперь вычислим два возможных значения для :
Первое значение:
Это значение не подходит, так как не может быть меньше -1. Поэтому для корней нет.
Второе значение:
3. Условия для
Значение должно лежать в интервале , так как принимает значения только в этом интервале. Таким образом:
Умножив все неравенства на 2, получаем:
Итак, .
4. Нахождение
Теперь, когда мы нашли, что , найдем . Из уравнения получаем:
где — целое число.
Ответ: