解
sin2(x)+cos5(x)=2
解
以下の解はない:x∈R
解答ステップ
sin2(x)+cos5(x)=2
両辺から2を引くsin2(x)+cos5(x)−2=0
三角関数の公式を使用して書き換える
−2+cos5(x)+sin2(x)
ピタゴラスの公式を使用する: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−2+cos5(x)+1−cos2(x)
簡素化 −2+cos5(x)+1−cos2(x):cos5(x)−cos2(x)−1
−2+cos5(x)+1−cos2(x)
条件のようなグループ=cos5(x)−cos2(x)−2+1
数を足す/引く:−2+1=−1=cos5(x)−cos2(x)−1
=cos5(x)−cos2(x)−1
−1−cos2(x)+cos5(x)=0
置換で解く
−1−cos2(x)+cos5(x)=0
仮定:cos(x)=u−1−u2+u5=0
−1−u2+u5=0:u≈1.19385…
−1−u2+u5=0
標準的な形式で書く anxn+…+a1x+a0=0u5−u2−1=0
ニュートン・ラプソン法を使用して u5−u2−1=0 の解を1つ求める:u≈1.19385…
u5−u2−1=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=u5−u2−1
発見する f′(u):5u4−2u
dud(u5−u2−1)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=dud(u5)−dud(u2)−dud(1)
dud(u5)=5u4
dud(u5)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=5u5−1
簡素化=5u4
dud(u2)=2u
dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
簡素化=2u
dud(1)=0
dud(1)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=5u4−2u−0
簡素化=5u4−2u
仮定: u0=1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=1.33333…:Δu1=0.33333…
f(u0)=15−12−1=−1f′(u0)=5⋅14−2⋅1=3u1=1.33333…
Δu1=∣1.33333…−1∣=0.33333…Δu1=0.33333…
u2=1.22399…:Δu2=0.10933…
f(u1)=1.33333…5−1.33333…2−1=1.43621…f′(u1)=5⋅1.33333…4−2⋅1.33333…=13.13580…u2=1.22399…
Δu2=∣1.22399…−1.33333…∣=0.10933…Δu2=0.10933…
u3=1.19560…:Δu3=0.02838…
f(u2)=1.22399…5−1.22399…2−1=0.24910…f′(u2)=5⋅1.22399…4−2⋅1.22399…=8.77456…u3=1.19560…
Δu3=∣1.19560…−1.22399…∣=0.02838…Δu3=0.02838…
u4=1.19386…:Δu4=0.00174…
f(u3)=1.19560…5−1.19560…2−1=0.01363…f′(u3)=5⋅1.19560…4−2⋅1.19560…=7.82581…u4=1.19386…
Δu4=∣1.19386…−1.19560…∣=0.00174…Δu4=0.00174…
u5=1.19385…:Δu5=6.27682E−6
f(u4)=1.19386…5−1.19386…2−1=0.00004…f′(u4)=5⋅1.19386…4−2⋅1.19386…=7.76987…u5=1.19385…
Δu5=∣1.19385…−1.19386…∣=6.27682E−6Δu5=6.27682E−6
u6=1.19385…:Δu6=8.12152E−11
f(u5)=1.19385…5−1.19385…2−1=6.31015E−10f′(u5)=5⋅1.19385…4−2⋅1.19385…=7.76967…u6=1.19385…
Δu6=∣1.19385…−1.19385…∣=8.12152E−11Δu6=8.12152E−11
u≈1.19385…
長除法を適用する:u−1.19385…u5−u2−1=u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…
u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…
発見する f′(u):4u3+3.58157…u2+2.85059…u+0.70160…
dud(u4+1.19385…u3+1.42529…u2+0.70160…u+0.83761…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=dud(u4)+dud(1.19385…u3)+dud(1.42529…u2)+dud(0.70160…u)+dud(0.83761…)
dud(u4)=4u3
dud(u4)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=4u4−1
簡素化=4u3
dud(1.19385…u3)=3.58157…u2
dud(1.19385…u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=1.19385…dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=1.19385…⋅3u3−1
簡素化=3.58157…u2
dud(1.42529…u2)=2.85059…u
dud(1.42529…u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=1.42529…dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=1.42529…⋅2u2−1
簡素化=2.85059…u
dud(0.70160…u)=0.70160…
dud(0.70160…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=0.70160…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=0.70160…⋅1
簡素化=0.70160…
dud(0.83761…)=0
dud(0.83761…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=4u3+3.58157…u2+2.85059…u+0.70160…+0
簡素化=4u3+3.58157…u2+2.85059…u+0.70160…
仮定: u0=−1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=−0.46738…:Δu1=0.53261…
f(u0)=(−1)4+1.19385…(−1)3+1.42529…(−1)2+0.70160…(−1)+0.83761…=1.36745…f′(u0)=4(−1)3+3.58157…(−1)2+2.85059…(−1)+0.70160…=−2.56741…u1=−0.46738…
Δu1=∣−0.46738…−(−1)∣=0.53261…Δu1=0.53261…
u2=2.44193…:Δu2=2.90931…
f(u1)=(−0.46738…)4+1.19385…(−0.46738…)3+1.42529…(−0.46738…)2+0.70160…(−0.46738…)+0.83761…=0.74688…f′(u1)=4(−0.46738…)3+3.58157…(−0.46738…)2+2.85059…(−0.46738…)+0.70160…=−0.25672…u2=2.44193…
Δu2=∣2.44193…−(−0.46738…)∣=2.90931…Δu2=2.90931…
u3=1.70862…:Δu3=0.73330…
f(u2)=2.44193…4+1.19385…⋅2.44193…3+1.42529…⋅2.44193…2+0.70160…⋅2.44193…+0.83761…=63.99240…f′(u2)=4⋅2.44193…3+3.58157…⋅2.44193…2+2.85059…⋅2.44193…+0.70160…=87.26542…u3=1.70862…
Δu3=∣1.70862…−2.44193…∣=0.73330…Δu3=0.73330…
u4=1.13400…:Δu4=0.57462…
f(u3)=1.70862…4+1.19385…⋅1.70862…3+1.42529…⋅1.70862…2+0.70160…⋅1.70862…+0.83761…=20.67565…f′(u3)=4⋅1.70862…3+3.58157…⋅1.70862…2+2.85059…⋅1.70862…+0.70160…=35.98115…u4=1.13400…
Δu4=∣1.13400…−1.70862…∣=0.57462…Δu4=0.57462…
u5=0.65666…:Δu5=0.47733…
f(u4)=1.13400…4+1.19385…⋅1.13400…3+1.42529…⋅1.13400…2+0.70160…⋅1.13400…+0.83761…=6.86084…f′(u4)=4⋅1.13400…3+3.58157…⋅1.13400…2+2.85059…⋅1.13400…+0.70160…=14.37317…u5=0.65666…
Δu5=∣0.65666…−1.13400…∣=0.47733…Δu5=0.47733…
u6=0.19253…:Δu6=0.46412…
f(u5)=0.65666…4+1.19385…⋅0.65666…3+1.42529…⋅0.65666…2+0.70160…⋅0.65666…+0.83761…=2.43695…f′(u5)=4⋅0.65666…3+3.58157…⋅0.65666…2+2.85059…⋅0.65666…+0.70160…=5.25058…u6=0.19253…
Δu6=∣0.19253…−0.65666…∣=0.46412…Δu6=0.46412…
u7=−0.54088…:Δu7=0.73342…
f(u6)=0.19253…4+1.19385…⋅0.19253…3+1.42529…⋅0.19253…2+0.70160…⋅0.19253…+0.83761…=1.03543…f′(u6)=4⋅0.19253…3+3.58157…⋅0.19253…2+2.85059…⋅0.19253…+0.70160…=1.41178…u7=−0.54088…
Δu7=∣−0.54088…−0.19253…∣=0.73342…Δu7=0.73342…
u8=1.27339…:Δu8=1.81428…
f(u7)=(−0.54088…)4+1.19385…(−0.54088…)3+1.42529…(−0.54088…)2+0.70160…(−0.54088…)+0.83761…=0.77178…f′(u7)=4(−0.54088…)3+3.58157…(−0.54088…)2+2.85059…(−0.54088…)+0.70160…=−0.42539…u8=1.27339…
Δu8=∣1.27339…−(−0.54088…)∣=1.81428…Δu8=1.81428…
u9=0.77679…:Δu9=0.49659…
f(u8)=1.27339…4+1.19385…⋅1.27339…3+1.42529…⋅1.27339…2+0.70160…⋅1.27339…+0.83761…=9.13680…f′(u8)=4⋅1.27339…3+3.58157…⋅1.27339…2+2.85059…⋅1.27339…+0.70160…=18.39872…u9=0.77679…
Δu9=∣0.77679…−1.27339…∣=0.49659…Δu9=0.49659…
u10=0.32133…:Δu10=0.45546…
f(u9)=0.77679…4+1.19385…⋅0.77679…3+1.42529…⋅0.77679…2+0.70160…⋅0.77679…+0.83761…=3.16638…f′(u9)=4⋅0.77679…3+3.58157…⋅0.77679…2+2.85059…⋅0.77679…+0.70160…=6.95206…u10=0.32133…
Δu10=∣0.32133…−0.77679…∣=0.45546…Δu10=0.45546…
u11=−0.27320…:Δu11=0.59453…
f(u10)=0.32133…4+1.19385…⋅0.32133…3+1.42529…⋅0.32133…2+0.70160…⋅0.32133…+0.83761…=1.26052…f′(u10)=4⋅0.32133…3+3.58157…⋅0.32133…2+2.85059…⋅0.32133…+0.70160…=2.12016…u11=−0.27320…
Δu11=∣−0.27320…−0.32133…∣=0.59453…Δu11=0.59453…
解を見つけられない
解はu≈1.19385…
代用を戻す u=cos(x)cos(x)≈1.19385…
cos(x)≈1.19385…
cos(x)=1.19385…:解なし
cos(x)=1.19385…
−1≤cos(x)≤1解なし
すべての解を組み合わせる以下の解はない:x∈R