1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
ГДЗ по Алгебре 10-11 Класс Учебник 📕 Алимов — Все Части
Алгебра
10-11 класс учебник Алимов
10 класс
Тип
ГДЗ, Решебник.
Автор
Ш.А. Алимов, Ю.М. Колягин, М.В. Ткачева.
Год
2015-2024.
Издательство
Просвещение.
Описание

ГДЗ по Алгебре 10-11 Класс Номер 687 Алимов — Подробные Ответы

Задача

При каких значениях а уравнение sin4 х + cos4 х = а имеет корни? Найти эти корни.

Краткий ответ:

sin4x+cos4x=a;\sin^4 x + \cos^4 x = a; sin4x+cos4x+2sin2xcos2x2sin2xcos2x=a;\sin^4 x + \cos^4 x + 2 \sin^2 x \cdot \cos^2 x — 2 \sin^2 x \cdot \cos^2 x = a; (sin2x+cos2x)22sin2xcos2x=a;(\sin^2 x + \cos^2 x)^2 — 2 \sin^2 x \cdot \cos^2 x = a; 12sin2xcos2x=a;1 — 2 \sin^2 x \cdot \cos^2 x = a; 1a=124sin2xcos2x;1 — a = \frac{1}{2} \cdot 4 \sin^2 x \cdot \cos^2 x; 12sin22x=1a;\frac{1}{2} \sin^2 2x = 1 — a; sin22x=22a;\sin^2 2x = 2 — 2a; 1cos4x2=22a;\frac{1 — \cos 4x}{2} = 2 — 2a; 1cos4x=44a;1 — \cos 4x = 4 — 4a; cos4x=34a;-\cos 4x = 3 — 4a; cos4x=4a3;\cos 4x = 4a — 3; 4x=±arccos(4a3)+2πn;4x = \pm \arccos(4a — 3) + 2\pi n; x=±14arccos(4a3)+πn2;x = \pm \frac{1}{4} \arccos(4a — 3) + \frac{\pi n}{2};

Допустимые значения числа aa:

1cos4x1;-1 \leq \cos 4x \leq 1; 14a31;-1 \leq 4a — 3 \leq 1; 24a4;2 \leq 4a \leq 4; 12a1;\frac{1}{2} \leq a \leq 1;

Ответ:

12a1;x=±14arccos(4a3)+πn2\boxed{ \frac{1}{2} \leq a \leq 1; \quad x = \pm \frac{1}{4} \arccos(4a — 3) + \frac{\pi n}{2} }

Подробный ответ:

Дано уравнение:

sin4x+cos4x=a,\sin^4 x + \cos^4 x = a,

где aa — некоторое число.

Шаг 1. Разложение выражения с четвёртыми степенями

Воспользуемся приёмом введения и вычитания одного и того же слагаемого, чтобы применить известные формулы:

sin4x+cos4x=sin4x+cos4x+2sin2xcos2x2sin2xcos2x.\sin^4 x + \cos^4 x = \sin^4 x + \cos^4 x + 2 \sin^2 x \cos^2 x — 2 \sin^2 x \cos^2 x.

Это равносильно

(sin4x+cos4x+2sin2xcos2x)2sin2xcos2x.(\sin^4 x + \cos^4 x + 2 \sin^2 x \cos^2 x) — 2 \sin^2 x \cos^2 x.

Шаг 2. Используем формулу квадрата суммы:

sin2x+cos2x=1,\sin^2 x + \cos^2 x = 1,

поэтому

(sin2x+cos2x)2=12=1,(\sin^2 x + \cos^2 x)^2 = 1^2 = 1,

а

sin4x+cos4x+2sin2xcos2x=(sin2x+cos2x)2=1.\sin^4 x + \cos^4 x + 2 \sin^2 x \cos^2 x = (\sin^2 x + \cos^2 x)^2 = 1.

Таким образом

sin4x+cos4x=12sin2xcos2x.\sin^4 x + \cos^4 x = 1 — 2 \sin^2 x \cos^2 x.

Шаг 3. Записываем исходное уравнение с подстановкой:

12sin2xcos2x=a.1 — 2 \sin^2 x \cos^2 x = a.

Шаг 4. Переносим aa в левую часть:

1a=2sin2xcos2x.1 — a = 2 \sin^2 x \cos^2 x.

Шаг 5. Выражаем произведение sin2xcos2x\sin^2 x \cos^2 x через sin2x\sin 2x:

Из формулы двойного угла

sin2x=2sinxcosx,\sin 2x = 2 \sin x \cos x,

значит

sin22x=4sin2xcos2x,\sin^2 2x = 4 \sin^2 x \cos^2 x,

следовательно

sin2xcos2x=14sin22x.\sin^2 x \cos^2 x = \frac{1}{4} \sin^2 2x.

Шаг 6. Подставляем в уравнение:

1a=214sin22x=12sin22x.1 — a = 2 \cdot \frac{1}{4} \sin^2 2x = \frac{1}{2} \sin^2 2x.

Шаг 7. Умножаем обе части на 2:

2(1a)=sin22x,2(1 — a) = \sin^2 2x,

то есть

sin22x=22a.\sin^2 2x = 2 — 2a.

Шаг 8. Используем формулу косинуса двойного угла для sin2θ\sin^2 \theta:

sin2θ=1cos2θ2.\sin^2 \theta = \frac{1 — \cos 2\theta}{2}.

Заменяем θ=2x\theta = 2x:

sin22x=1cos4x2.\sin^2 2x = \frac{1 — \cos 4x}{2}.

Шаг 9. Подставляем в уравнение:

1cos4x2=22a.\frac{1 — \cos 4x}{2} = 2 — 2a.

Шаг 10. Умножаем обе части на 2:

1cos4x=44a.1 — \cos 4x = 4 — 4a.

Шаг 11. Переносим 11 в правую часть:

cos4x=34a,-\cos 4x = 3 — 4a,

откуда

cos4x=4a3.\cos 4x = 4a — 3.

Шаг 12. Решаем уравнение для xx:

Общее решение уравнения

cosα=b,\cos \alpha = b,

где 1b1-1 \leq b \leq 1, имеет вид

α=±arccosb+2πn.\alpha = \pm \arccos b + 2 \pi n.

Подставляем α=4x\alpha = 4x, b=4a3b = 4a — 3:

4x=±arccos(4a3)+2πn.4x = \pm \arccos (4a — 3) + 2 \pi n.

Шаг 13. Выражаем xx:

x=±14arccos(4a3)+πn2.x = \pm \frac{1}{4} \arccos (4a — 3) + \frac{\pi n}{2}.

Шаг 14. Определяем допустимый диапазон для aa

Так как

cos4x[1,1],\cos 4x \in [-1, 1],

то

14a31.-1 \leq 4a — 3 \leq 1.

Добавляем 3 ко всем частям неравенства:

24a4.2 \leq 4a \leq 4.

Делим на 4:

12a1.\frac{1}{2} \leq a \leq 1.

Итог:

Допустимые значения числа aa:

12a1.\boxed{ \frac{1}{2} \leq a \leq 1. }

Общий вид решения xx:

x=±14arccos(4a3)+πn2,nZ.\boxed{ x = \pm \frac{1}{4} \arccos (4a — 3) + \frac{\pi n}{2}, \quad n \in \mathbb{Z}. }



Общая оценка
4.9 / 5
Комментарии
Другие предметы
Алгебра
10-10 класс