解
cos2(a)=3sin(a)2
解
以下の解はない:a∈R
解答ステップ
cos2(a)=3sin(a)2
両辺から3sin(a)2を引くcos2(a)−3sin(a)2=0
簡素化 cos2(a)−3sin(a)2:3sin(a)3cos2(a)sin(a)−2
cos2(a)−3sin(a)2
元を分数に変換する: cos2(a)=3sin(a)cos2(a)3sin(a)=3sin(a)cos2(a)⋅3sin(a)−3sin(a)2
分母が等しいので, 分数を組み合わせる: ca±cb=ca±b=3sin(a)cos2(a)⋅3sin(a)−2
3sin(a)3cos2(a)sin(a)−2=0
g(x)f(x)=0⇒f(x)=03cos2(a)sin(a)−2=0
三角関数の公式を使用して書き換える
−2+3cos2(a)sin(a)
ピタゴラスの公式を使用する: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=−2+3(1−sin2(a))sin(a)
−2+(1−sin2(a))⋅3sin(a)=0
置換で解く
−2+(1−sin2(a))⋅3sin(a)=0
仮定:sin(a)=u−2+(1−u2)⋅3u=0
−2+(1−u2)⋅3u=0:u≈−1.24001…
−2+(1−u2)⋅3u=0
拡張 −2+(1−u2)⋅3u:−2+3u−3u3
−2+(1−u2)⋅3u
=−2+3u(1−u2)
拡張 3u(1−u2):3u−3u3
3u(1−u2)
分配法則を適用する: a(b−c)=ab−aca=3u,b=1,c=u2=3u⋅1−3uu2
=3⋅1⋅u−3u2u
簡素化 3⋅1⋅u−3u2u:3u−3u3
3⋅1⋅u−3u2u
3⋅1⋅u=3u
3⋅1⋅u
数を乗じる:3⋅1=3=3u
3u2u=3u3
3u2u
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+cu2u=u2+1=3u2+1
数を足す:2+1=3=3u3
=3u−3u3
=3u−3u3
=−2+3u−3u3
−2+3u−3u3=0
標準的な形式で書く anxn+…+a1x+a=0−3u3+3u−2=0
ニュートン・ラプソン法を使用して −3u3+3u−2=0 の解を1つ求める:u≈−1.24001…
−3u3+3u−2=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−3u3+3u−2
発見する f′(u):−9u2+3
dud(−3u3+3u−2)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(3u3)+dud(3u)−dud(2)
dud(3u3)=9u2
dud(3u3)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅3u3−1
簡素化=9u2
dud(3u)=3
dud(3u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=3⋅1
簡素化=3
dud(2)=0
dud(2)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−9u2+3−0
簡素化=−9u2+3
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)=−3(−1)3+3(−1)−2=−2f′(u0)=−9(−1)2+3=−6u1=−1.33333…
Δu1=∣−1.33333…−(−1)∣=0.33333…Δu1=0.33333…
u2=−1.24786…:Δu2=0.08547…
f(u1)=−3(−1.33333…)3+3(−1.33333…)−2=1.11111…f′(u1)=−9(−1.33333…)2+3=−13u2=−1.24786…
Δu2=∣−1.24786…−(−1.33333…)∣=0.08547…Δu2=0.08547…
u3=−1.24007…:Δu3=0.00778…
f(u2)=−3(−1.24786…)3+3(−1.24786…)−2=0.08578…f′(u2)=−9(−1.24786…)2+3=−11.01446…u3=−1.24007…
Δu3=∣−1.24007…−(−1.24786…)∣=0.00778…Δu3=0.00778…
u4=−1.24001…:Δu4=0.00006…
f(u3)=−3(−1.24007…)3+3(−1.24007…)−2=0.00067…f′(u3)=−9(−1.24007…)2+3=−10.84006…u4=−1.24001…
Δu4=∣−1.24001…−(−1.24007…)∣=0.00006…Δu4=0.00006…
u5=−1.24001…:Δu5=4.05057E−9
f(u4)=−3(−1.24001…)3+3(−1.24001…)−2=4.39028E−8f′(u4)=−9(−1.24001…)2+3=−10.83866…u5=−1.24001…
Δu5=∣−1.24001…−(−1.24001…)∣=4.05057E−9Δu5=4.05057E−9
u≈−1.24001…
長除法を適用する:u+1.24001…−3u3+3u−2=−3u2+3.72003…u−1.61288…
−3u2+3.72003…u−1.61288…≈0
ニュートン・ラプソン法を使用して −3u2+3.72003…u−1.61288…=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
−3u2+3.72003…u−1.61288…=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=−3u2+3.72003…u−1.61288…
発見する f′(u):−6u+3.72003…
dud(−3u2+3.72003…u−1.61288…)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=−dud(3u2)+dud(3.72003…u)−dud(1.61288…)
dud(3u2)=6u
dud(3u2)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3⋅2u2−1
簡素化=6u
dud(3.72003…u)=3.72003…
dud(3.72003…u)
定数を除去: (a⋅f)′=a⋅f′=3.72003…dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=3.72003…⋅1
簡素化=3.72003…
dud(1.61288…)=0
dud(1.61288…)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=−6u+3.72003…−0
簡素化=−6u+3.72003…
仮定: u0=0Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=0.43356…:Δu1=0.43356…
f(u0)=−3⋅02+3.72003…⋅0−1.61288…=−1.61288…f′(u0)=−6⋅0+3.72003…=3.72003…u1=0.43356…
Δu1=∣0.43356…−0∣=0.43356…Δu1=0.43356…
u2=0.93770…:Δu2=0.50413…
f(u1)=−3⋅0.43356…2+3.72003…⋅0.43356…−1.61288…=−0.56394…f′(u1)=−6⋅0.43356…+3.72003…=1.11862…u2=0.93770…
Δu2=∣0.93770…−0.43356…∣=0.50413…Δu2=0.50413…
u3=0.53771…:Δu3=0.39999…
f(u2)=−3⋅0.93770…2+3.72003…⋅0.93770…−1.61288…=−0.76246…f′(u2)=−6⋅0.93770…+3.72003…=−1.90620…u3=0.53771…
Δu3=∣0.53771…−0.93770…∣=0.39999…Δu3=0.39999…
u4=1.50982…:Δu4=0.97210…
f(u3)=−3⋅0.53771…2+3.72003…⋅0.53771…−1.61288…=−0.47998…f′(u3)=−6⋅0.53771…+3.72003…=0.49375…u4=1.50982…
Δu4=∣1.50982…−0.53771…∣=0.97210…Δu4=0.97210…
u5=0.97881…:Δu5=0.53100…
f(u4)=−3⋅1.50982…2+3.72003…⋅1.50982…−1.61288…=−2.83498…f′(u4)=−6⋅1.50982…+3.72003…=−5.33890…u5=0.97881…
Δu5=∣0.97881…−1.50982…∣=0.53100…Δu5=0.53100…
u6=0.58589…:Δu6=0.39291…
f(u5)=−3⋅0.97881…2+3.72003…⋅0.97881…−1.61288…=−0.84590…f′(u5)=−6⋅0.97881…+3.72003…=−2.15286…u6=0.58589…
Δu6=∣0.58589…−0.97881…∣=0.39291…Δu6=0.39291…
u7=2.84908…:Δu7=2.26318…
f(u6)=−3⋅0.58589…2+3.72003…⋅0.58589…−1.61288…=−0.46315…f′(u6)=−6⋅0.58589…+3.72003…=0.20464…u7=2.84908…
Δu7=∣2.84908…−0.58589…∣=2.26318…Δu7=2.26318…
u8=1.70017…:Δu8=1.14890…
f(u7)=−3⋅2.84908…2+3.72003…⋅2.84908…−1.61288…=−15.36607…f′(u7)=−6⋅2.84908…+3.72003…=−13.37448…u8=1.70017…
Δu8=∣1.70017…−2.84908…∣=1.14890…Δu8=1.14890…
u9=1.08916…:Δu9=0.61101…
f(u8)=−3⋅1.70017…2+3.72003…⋅1.70017…−1.61288…=−3.95997…f′(u8)=−6⋅1.70017…+3.72003…=−6.48103…u9=1.08916…
Δu9=∣1.08916…−1.70017…∣=0.61101…Δu9=0.61101…
u10=0.69129…:Δu10=0.39787…
f(u9)=−3⋅1.08916…2+3.72003…⋅1.08916…−1.61288…=−1.12000…f′(u9)=−6⋅1.08916…+3.72003…=−2.81496…u10=0.69129…
Δu10=∣0.69129…−1.08916…∣=0.39787…Δu10=0.39787…
u11=−0.41903…:Δu11=1.11032…
f(u10)=−3⋅0.69129…2+3.72003…⋅0.69129…−1.61288…=−0.47491…f′(u10)=−6⋅0.69129…+3.72003…=−0.42772…u11=−0.41903…
Δu11=∣−0.41903…−0.69129…∣=1.11032…Δu11=1.11032…
解を見つけられない
解はu≈−1.24001…
代用を戻す u=sin(a)sin(a)≈−1.24001…
sin(a)≈−1.24001…
sin(a)=−1.24001…:解なし
sin(a)=−1.24001…
−1≤sin(x)≤1解なし
すべての解を組み合わせる以下の解はない:a∈R