Вариант 1. Решите уравнения:
Краткое пояснение: Решаем тригонометрические уравнения, используя основные тригонометрические тождества и свойства функций.
- Уравнение 1: 2 sin x + √2 = 0
- Выразим sin x:
2 sin x = -√2
sin x = -√2 / 2 - Найдем значения x:
x = -π/4 + 2πk, где k ∈ Z
x = 5π/4 + 2πk, где k ∈ Z
Ответ: x = -π/4 + 2πk, x = 5π/4 + 2πk, k ∈ Z
- Уравнение 2: cos(x/2 + π/4) + 1 = 0
- Выразим cos(x/2 + π/4):
cos(x/2 + π/4) = -1 - Найдем значения x/2 + π/4:
x/2 + π/4 = π + 2πk, где k ∈ Z - Выразим x:
x/2 = π - π/4 + 2πk
x/2 = 3π/4 + 2πk
x = 3π/2 + 4πk, где k ∈ Z
Ответ: x = 3π/2 + 4πk, k ∈ Z
- Уравнение 3: sin²x - 2 cosx + 2 = 0
- Заменим sin²x на 1 - cos²x:
1 - cos²x - 2 cosx + 2 = 0
-cos²x - 2 cosx + 3 = 0
cos²x + 2 cosx - 3 = 0 - Пусть y = cosx, тогда:
y² + 2y - 3 = 0 - Решим квадратное уравнение:
D = 2² - 4 * 1 * (-3) = 4 + 12 = 16
y₁ = (-2 + √16) / 2 = (-2 + 4) / 2 = 1
y₂ = (-2 - √16) / 2 = (-2 - 4) / 2 = -3 (не подходит, так как |cosx| ≤ 1) - Вернемся к cosx:
cosx = 1
x = 2πk, где k ∈ Z
Ответ: x = 2πk, k ∈ Z
- Уравнение 4: sin x cosx + 2 sin² x = cos² x
- Перенесем все в одну сторону:
sin x cosx + 2 sin² x - cos² x = 0 - Разделим обе части на cos² x (если cos x ≠ 0):
tan x + 2 tan² x - 1 = 0
2 tan² x + tan x - 1 = 0 - Пусть y = tan x, тогда:
2y² + y - 1 = 0 - Решим квадратное уравнение:
D = 1² - 4 * 2 * (-1) = 1 + 8 = 9
y₁ = (-1 + √9) / 4 = (-1 + 3) / 4 = 1/2
y₂ = (-1 - √9) / 4 = (-1 - 3) / 4 = -1 - Вернемся к tan x:
tan x = 1/2 => x = arctan(1/2) + πk, где k ∈ Z
tan x = -1 => x = -π/4 + πk, где k ∈ Z
Ответ: x = arctan(1/2) + πk, x = -π/4 + πk, k ∈ Z
- Уравнение 5: 3 sin²x - 4 sin x cosx + 5 cos²x = 2
- Заменим 2 на 2(sin²x + cos²x):
3 sin²x - 4 sin x cosx + 5 cos²x = 2(sin²x + cos²x)
3 sin²x - 4 sin x cosx + 5 cos²x = 2 sin²x + 2 cos²x
sin²x - 4 sin x cosx + 3 cos²x = 0 - Разделим обе части на cos² x (если cos x ≠ 0):
tan²x - 4 tan x + 3 = 0 - Пусть y = tan x, тогда:
y² - 4y + 3 = 0 - Решим квадратное уравнение:
D = (-4)² - 4 * 1 * 3 = 16 - 12 = 4
y₁ = (4 + √4) / 2 = (4 + 2) / 2 = 3
y₂ = (4 - √4) / 2 = (4 - 2) / 2 = 1 - Вернемся к tan x:
tan x = 3 => x = arctan(3) + πk, где k ∈ Z
tan x = 1 => x = π/4 + πk, где k ∈ Z
Ответ: x = arctan(3) + πk, x = π/4 + πk, k ∈ Z
- Уравнение 6: sin 3x = cos 3x, принадлежащие отрезку [0;4]
- Разделим обе части на cos 3x (если cos 3x ≠ 0):
tan 3x = 1 - Найдем значения 3x:
3x = π/4 + πk, где k ∈ Z - Выразим x:
x = π/12 + πk/3, где k ∈ Z - Найдем значения x на отрезке [0;4]:
k = 0: x = π/12 ≈ 0.26
k = 1: x = π/12 + π/3 = 5π/12 ≈ 1.31
k = 2: x = π/12 + 2π/3 = 9π/12 = 3π/4 ≈ 2.36
k = 3: x = π/12 + π = 13π/12 ≈ 3.40
Ответ: x = π/12, 5π/12, 3π/4, 13π/12