解
cos4(x)=cos23(x)
解
x=2π+2πn,x=23π+2πn,x=2πn
+1
度
x=90∘+360∘n,x=270∘+360∘n,x=0∘+360∘n解答ステップ
cos4(x)=cos23(x)
置換で解く
cos4(x)=cos23(x)
仮定:cos(x)=uu4=u23
u4=u23:u=0,u=1
u4=u23
辺を交換するu23=u4
u4を左側に移動します
u23=u4
両辺からu4を引くu23−u4=u4−u4
簡素化u23−u4=0
u23−u4=0
因数 u23−u4:u4(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)
u23−u4
共通項をくくり出す u4:u4(u19−1)
u23−u4
指数の規則を適用する: ab+c=abacu23=u19u4=u19u4−u4
共通項をくくり出す u4=u4(u19−1)
=u4(u19−1)
因数 u19−1:(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)
u19−1
1を書き換え 119=u19−119
因数分解の規則を適用する:xn−yn=(x−y)(xn−1+xn−2y+⋯+xyn−2yn−1)u19−119=(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)=(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)
=u4(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)
u4(u−1)(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)=0
零因子の原則を使用:ab=0ならば a=0または b=0u=0oru−1=0oru18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1=0
解く u−1=0:u=1
u−1=0
1を右側に移動します
u−1=0
両辺に1を足すu−1+1=0+1
簡素化u=1
u=1
解く u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1=0:以下の解はない: u∈R
u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1=0
ニュートン・ラプソン法を使用して u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1=0 の解を1つ求める:以下の解はない: u∈R
u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1=0
ニュートン・ラプソン概算の定義
f(u)=u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1
発見する f′(u):18u17+17u16+16u15+15u14+14u13+13u12+12u11+11u10+10u9+9u8+8u7+7u6+6u5+5u4+4u3+3u2+2u+1
dud(u18+u17+u16+u15+u14+u13+u12+u11+u10+u9+u8+u7+u6+u5+u4+u3+u2+u+1)
和/差の法則を適用: (f±g)′=f′±g′=dud(u18)+dud(u17)+dud(u16)+dud(u15)+dud(u14)+dud(u13)+dud(u12)+dud(u11)+dud(u10)+dud(u9)+dud(u8)+dud(u7)+dud(u6)+dud(u5)+dud(u4)+dud(u3)+dud(u2)+dudu+dud(1)
dud(u18)=18u17
dud(u18)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=18u18−1
簡素化=18u17
dud(u17)=17u16
dud(u17)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=17u17−1
簡素化=17u16
dud(u16)=16u15
dud(u16)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=16u16−1
簡素化=16u15
dud(u15)=15u14
dud(u15)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=15u15−1
簡素化=15u14
dud(u14)=14u13
dud(u14)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=14u14−1
簡素化=14u13
dud(u13)=13u12
dud(u13)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=13u13−1
簡素化=13u12
dud(u12)=12u11
dud(u12)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=12u12−1
簡素化=12u11
dud(u11)=11u10
dud(u11)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=11u11−1
簡素化=11u10
dud(u10)=10u9
dud(u10)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=10u10−1
簡素化=10u9
dud(u9)=9u8
dud(u9)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=9u9−1
簡素化=9u8
dud(u8)=8u7
dud(u8)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=8u8−1
簡素化=8u7
dud(u7)=7u6
dud(u7)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=7u7−1
簡素化=7u6
dud(u6)=6u5
dud(u6)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=6u6−1
簡素化=6u5
dud(u5)=5u4
dud(u5)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=5u5−1
簡素化=5u4
dud(u4)=4u3
dud(u4)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=4u4−1
簡素化=4u3
dud(u3)=3u2
dud(u3)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
簡素化=3u2
dud(u2)=2u
dud(u2)
乗の法則を適用: dxd(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
簡素化=2u
dudu=1
dudu
共通の導関数を適用: dudu=1=1
dud(1)=0
dud(1)
定数の導関数: dxd(a)=0=0
=18u17+17u16+16u15+15u14+14u13+13u12+12u11+11u10+10u9+9u8+8u7+7u6+6u5+5u4+4u3+3u2+2u+1+0
簡素化=18u17+17u16+16u15+15u14+14u13+13u12+12u11+11u10+10u9+9u8+8u7+7u6+6u5+5u4+4u3+3u2+2u+1
仮定: u0=−1Δun+1<になるまで un+1を計算する 0.000001
u1=−0.88888…:Δu1=0.11111…
f(u0)=(−1)18+(−1)17+(−1)16+(−1)15+(−1)14+(−1)13+(−1)12+(−1)11+(−1)10+(−1)9+(−1)8+(−1)7+(−1)6+(−1)5+(−1)4+(−1)3+(−1)2+(−1)+1=1f′(u0)=18(−1)17+17(−1)16+16(−1)15+15(−1)14+14(−1)13+13(−1)12+12(−1)11+11(−1)10+10(−1)9+9(−1)8+8(−1)7+7(−1)6+6(−1)5+5(−1)4+4(−1)3+3(−1)2+2(−1)+1=−9u1=−0.88888…
Δu1=∣−0.88888…−(−1)∣=0.11111…Δu1=0.11111…
u2=−0.23578…:Δu2=0.65310…
f(u1)=(−0.88888…)18+(−0.88888…)17+(−0.88888…)16+(−0.88888…)15+(−0.88888…)14+(−0.88888…)13+(−0.88888…)12+(−0.88888…)11+(−0.88888…)10+(−0.88888…)9+(−0.88888…)8+(−0.88888…)7+(−0.88888…)6+(−0.88888…)5+(−0.88888…)4+(−0.88888…)3+(−0.88888…)2+(−0.88888…)+1=0.58589…f′(u1)=18(−0.88888…)17+17(−0.88888…)16+16(−0.88888…)15+15(−0.88888…)14+14(−0.88888…)13+13(−0.88888…)12+12(−0.88888…)11+11(−0.88888…)10+10(−0.88888…)9+9(−0.88888…)8+8(−0.88888…)7+7(−0.88888…)6+6(−0.88888…)5+5(−0.88888…)4+4(−0.88888…)3+3(−0.88888…)2+2(−0.88888…)+1=−0.89708…u2=−0.23578…
Δu2=∣−0.23578…−(−0.88888…)∣=0.65310…Δu2=0.65310…
u3=−1.47156…:Δu3=1.23578…
f(u2)=(−0.23578…)18+(−0.23578…)17+(−0.23578…)16+(−0.23578…)15+(−0.23578…)14+(−0.23578…)13+(−0.23578…)12+(−0.23578…)11+(−0.23578…)10+(−0.23578…)9+(−0.23578…)8+(−0.23578…)7+(−0.23578…)6+(−0.23578…)5+(−0.23578…)4+(−0.23578…)3+(−0.23578…)2+(−0.23578…)+1=0.80920…f′(u2)=18(−0.23578…)17+17(−0.23578…)16+16(−0.23578…)15+15(−0.23578…)14+14(−0.23578…)13+13(−0.23578…)12+12(−0.23578…)11+11(−0.23578…)10+10(−0.23578…)9+9(−0.23578…)8+8(−0.23578…)7+7(−0.23578…)6+6(−0.23578…)5+5(−0.23578…)4+4(−0.23578…)3+3(−0.23578…)2+2(−0.23578…)+1=0.65481…u3=−1.47156…
Δu3=∣−1.47156…−(−0.23578…)∣=1.23578…Δu3=1.23578…
u4=−1.39155…:Δu4=0.08000…
f(u3)=(−1.47156…)18+(−1.47156…)17+(−1.47156…)16+(−1.47156…)15+(−1.47156…)14+(−1.47156…)13+(−1.47156…)12+(−1.47156…)11+(−1.47156…)10+(−1.47156…)9+(−1.47156…)8+(−1.47156…)7+(−1.47156…)6+(−1.47156…)5+(−1.47156…)4+(−1.47156…)3+(−1.47156…)2+(−1.47156…)+1=623.90302…f′(u3)=18(−1.47156…)17+17(−1.47156…)16+16(−1.47156…)15+15(−1.47156…)14+14(−1.47156…)13+13(−1.47156…)12+12(−1.47156…)11+11(−1.47156…)10+10(−1.47156…)9+9(−1.47156…)8+8(−1.47156…)7+7(−1.47156…)6+6(−1.47156…)5+5(−1.47156…)4+4(−1.47156…)3+3(−1.47156…)2+2(−1.47156…)+1=−7797.82245…u4=−1.39155…
Δu4=∣−1.39155…−(−1.47156…)∣=0.08000…Δu4=0.08000…
u5=−1.31585…:Δu5=0.07569…
f(u4)=(−1.39155…)18+(−1.39155…)17+(−1.39155…)16+(−1.39155…)15+(−1.39155…)14+(−1.39155…)13+(−1.39155…)12+(−1.39155…)11+(−1.39155…)10+(−1.39155…)9+(−1.39155…)8+(−1.39155…)7+(−1.39155…)6+(−1.39155…)5+(−1.39155…)4+(−1.39155…)3+(−1.39155…)2+(−1.39155…)+1=223.17190…f′(u4)=18(−1.39155…)17+17(−1.39155…)16+16(−1.39155…)15+15(−1.39155…)14+14(−1.39155…)13+13(−1.39155…)12+12(−1.39155…)11+11(−1.39155…)10+10(−1.39155…)9+9(−1.39155…)8+8(−1.39155…)7+7(−1.39155…)6+6(−1.39155…)5+5(−1.39155…)4+4(−1.39155…)3+3(−1.39155…)2+2(−1.39155…)+1=−2948.11712…u5=−1.31585…
Δu5=∣−1.31585…−(−1.39155…)∣=0.07569…Δu5=0.07569…
u6=−1.24406…:Δu6=0.07179…
f(u5)=(−1.31585…)18+(−1.31585…)17+(−1.31585…)16+(−1.31585…)15+(−1.31585…)14+(−1.31585…)13+(−1.31585…)12+(−1.31585…)11+(−1.31585…)10+(−1.31585…)9+(−1.31585…)8+(−1.31585…)7+(−1.31585…)6+(−1.31585…)5+(−1.31585…)4+(−1.31585…)3+(−1.31585…)2+(−1.31585…)+1=79.90865…f′(u5)=18(−1.31585…)17+17(−1.31585…)16+16(−1.31585…)15+15(−1.31585…)14+14(−1.31585…)13+13(−1.31585…)12+12(−1.31585…)11+11(−1.31585…)10+10(−1.31585…)9+9(−1.31585…)8+8(−1.31585…)7+7(−1.31585…)6+6(−1.31585…)5+5(−1.31585…)4+4(−1.31585…)3+3(−1.31585…)2+2(−1.31585…)+1=−1113.08361…u6=−1.24406…
Δu6=∣−1.24406…−(−1.31585…)∣=0.07179…Δu6=0.07179…
u7=−1.17552…:Δu7=0.06854…
f(u6)=(−1.24406…)18+(−1.24406…)17+(−1.24406…)16+(−1.24406…)15+(−1.24406…)14+(−1.24406…)13+(−1.24406…)12+(−1.24406…)11+(−1.24406…)10+(−1.24406…)9+(−1.24406…)8+(−1.24406…)7+(−1.24406…)6+(−1.24406…)5+(−1.24406…)4+(−1.24406…)3+(−1.24406…)2+(−1.24406…)+1=28.69312…f′(u6)=18(−1.24406…)17+17(−1.24406…)16+16(−1.24406…)15+15(−1.24406…)14+14(−1.24406…)13+13(−1.24406…)12+12(−1.24406…)11+11(−1.24406…)10+10(−1.24406…)9+9(−1.24406…)8+8(−1.24406…)7+7(−1.24406…)6+6(−1.24406…)5+5(−1.24406…)4+4(−1.24406…)3+3(−1.24406…)2+2(−1.24406…)+1=−418.62427…u7=−1.17552…
Δu7=∣−1.17552…−(−1.24406…)∣=0.06854…Δu7=0.06854…
u8=−1.10880…:Δu8=0.06671…
f(u7)=(−1.17552…)18+(−1.17552…)17+(−1.17552…)16+(−1.17552…)15+(−1.17552…)14+(−1.17552…)13+(−1.17552…)12+(−1.17552…)11+(−1.17552…)10+(−1.17552…)9+(−1.17552…)8+(−1.17552…)7+(−1.17552…)6+(−1.17552…)5+(−1.17552…)4+(−1.17552…)3+(−1.17552…)2+(−1.17552…)+1=10.38689…f′(u7)=18(−1.17552…)17+17(−1.17552…)16+16(−1.17552…)15+15(−1.17552…)14+14(−1.17552…)13+13(−1.17552…)12+12(−1.17552…)11+11(−1.17552…)10+10(−1.17552…)9+9(−1.17552…)8+8(−1.17552…)7+7(−1.17552…)6+6(−1.17552…)5+5(−1.17552…)4+4(−1.17552…)3+3(−1.17552…)2+2(−1.17552…)+1=−155.67966…u8=−1.10880…
Δu8=∣−1.10880…−(−1.17552…)∣=0.06671…Δu8=0.06671…
u9=−1.04007…:Δu9=0.06872…
f(u8)=(−1.10880…)18+(−1.10880…)17+(−1.10880…)16+(−1.10880…)15+(−1.10880…)14+(−1.10880…)13+(−1.10880…)12+(−1.10880…)11+(−1.10880…)10+(−1.10880…)9+(−1.10880…)8+(−1.10880…)7+(−1.10880…)6+(−1.10880…)5+(−1.10880…)4+(−1.10880…)3+(−1.10880…)2+(−1.10880…)+1=3.84863…f′(u8)=18(−1.10880…)17+17(−1.10880…)16+16(−1.10880…)15+15(−1.10880…)14+14(−1.10880…)13+13(−1.10880…)12+12(−1.10880…)11+11(−1.10880…)10+10(−1.10880…)9+9(−1.10880…)8+8(−1.10880…)7+7(−1.10880…)6+6(−1.10880…)5+5(−1.10880…)4+4(−1.10880…)3+3(−1.10880…)2+2(−1.10880…)+1=−55.99781…u9=−1.04007…
Δu9=∣−1.04007…−(−1.10880…)∣=0.06872…Δu9=0.06872…
u10=−0.95606…:Δu10=0.08401…
f(u9)=(−1.04007…)18+(−1.04007…)17+(−1.04007…)16+(−1.04007…)15+(−1.04007…)14+(−1.04007…)13+(−1.04007…)12+(−1.04007…)11+(−1.04007…)10+(−1.04007…)9+(−1.04007…)8+(−1.04007…)7+(−1.04007…)6+(−1.04007…)5+(−1.04007…)4+(−1.04007…)3+(−1.04007…)2+(−1.04007…)+1=1.52432…f′(u9)=18(−1.04007…)17+17(−1.04007…)16+16(−1.04007…)15+15(−1.04007…)14+14(−1.04007…)13+13(−1.04007…)12+12(−1.04007…)11+11(−1.04007…)10+10(−1.04007…)9+9(−1.04007…)8+8(−1.04007…)7+7(−1.04007…)6+6(−1.04007…)5+5(−1.04007…)4+4(−1.04007…)3+3(−1.04007…)2+2(−1.04007…)+1=−18.14456…u10=−0.95606…
Δu10=∣−0.95606…−(−1.04007…)∣=0.08401…Δu10=0.08401…
解を見つけられない
解は以下の解はない:u∈R
解答はu=0,u=1
代用を戻す u=cos(x)cos(x)=0,cos(x)=1
cos(x)=0,cos(x)=1
cos(x)=0:x=2π+2πn,x=23π+2πn
cos(x)=0
以下の一般解 cos(x)=0
cos(x)2πn 循環を含む周期性テーブル:
x06π4π3π2π32π43π65πcos(x)12322210−21−22−23xπ67π45π34π23π35π47π611πcos(x)−1−23−22−210212223
x=2π+2πn,x=23π+2πn
x=2π+2πn,x=23π+2πn
cos(x)=1:x=2πn
cos(x)=1
以下の一般解 cos(x)=1
cos(x)2πn 循環を含む周期性テーブル:
x06π4π3π2π32π43π65πcos(x)12322210−21−22−23xπ67π45π34π23π35π47π611πcos(x)−1−23−22−210212223
x=0+2πn
x=0+2πn
解く x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
すべての解を組み合わせるx=2π+2πn,x=23π+2πn,x=2πn