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3sin^4(x)+cos^4(x)=1

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解

3sin4(x)+cos4(x)=1

解

x=2πn,x=π+2πn,x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn
+1
度
x=0∘+360∘n,x=180∘+360∘n,x=45∘+360∘n,x=315∘+360∘n,x=135∘+360∘n,x=−135∘+360∘n
解答ステップ
3sin4(x)+cos4(x)=1
両辺から1を引く3sin4(x)+cos4(x)−1=0
指数の規則を適用する: ab=a2ab−2−1+cos4(x)+3sin2(x)sin2(x)=0
三角関数の公式を使用して書き換える
−1+cos4(x)+3sin2(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)=−1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
簡素化 −1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x)):4cos4(x)−6cos2(x)+2
−1+cos4(x)+3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
3(1−cos2(x))(1−cos2(x))=3(1−cos2(x))2
3(1−cos2(x))(1−cos2(x))
指数の規則を適用する: ab⋅ac=ab+c(1−cos2(x))(1−cos2(x))=(1−cos2(x))1+1=3(1−cos2(x))1+1
数を足す:1+1=2=3(1−cos2(x))2
=−1+cos4(x)+3(−cos2(x)+1)2
(1−cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
完全平方式を適用する: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=cos2(x)
=12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
簡素化 12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
規則を適用 1a=112=1=1−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
2⋅1⋅cos2(x)=2cos2(x)
2⋅1⋅cos2(x)
数を乗じる:2⋅1=2=2cos2(x)
(cos2(x))2=cos4(x)
(cos2(x))2
指数の規則を適用する: (ab)c=abc=cos2⋅2(x)
数を乗じる:2⋅2=4=cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=−1+cos4(x)+3(1−2cos2(x)+cos4(x))
拡張 3(1−2cos2(x)+cos4(x)):3−6cos2(x)+3cos4(x)
3(1−2cos2(x)+cos4(x))
括弧を分配する=3⋅1+3(−2cos2(x))+3cos4(x)
マイナス・プラスの規則を適用する+(−a)=−a=3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
簡素化 3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x):3−6cos2(x)+3cos4(x)
3⋅1−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
数を乗じる:3⋅1=3=3−3⋅2cos2(x)+3cos4(x)
数を乗じる:3⋅2=6=3−6cos2(x)+3cos4(x)
=3−6cos2(x)+3cos4(x)
=−1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x)
簡素化 −1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x):4cos4(x)−6cos2(x)+2
−1+cos4(x)+3−6cos2(x)+3cos4(x)
条件のようなグループ=cos4(x)−6cos2(x)+3cos4(x)−1+3
類似した元を足す:cos4(x)+3cos4(x)=4cos4(x)=4cos4(x)−6cos2(x)−1+3
数を足す/引く:−1+3=2=4cos4(x)−6cos2(x)+2
=4cos4(x)−6cos2(x)+2
=4cos4(x)−6cos2(x)+2
2+4cos4(x)−6cos2(x)=0
置換で解く
2+4cos4(x)−6cos2(x)=0
仮定:cos(x)=u2+4u4−6u2=0
2+4u4−6u2=0:u=1,u=−1,u=21​​,u=−21​​
2+4u4−6u2=0
標準的な形式で書く an​xn+…+a1​x+a0​=04u4−6u2+2=0
equationを v=u2 と以下で書き換える:v2=u44v2−6v+2=0
解く 4v2−6v+2=0:v=1,v=21​
4v2−6v+2=0
解くとthe二次式
4v2−6v+2=0
二次Equationの公式:
次の場合: a=4,b=−6,c=2v1,2​=2⋅4−(−6)±(−6)2−4⋅4⋅2​​
v1,2​=2⋅4−(−6)±(−6)2−4⋅4⋅2​​
(−6)2−4⋅4⋅2​=2
(−6)2−4⋅4⋅2​
指数の規則を適用する: n が偶数であれば (−a)n=an(−6)2=62=62−4⋅4⋅2​
数を乗じる:4⋅4⋅2=32=62−32​
62=36=36−32​
数を引く:36−32=4=4​
数を因数に分解する:4=22=22​
累乗根の規則を適用する: 22​=2=2
v1,2​=2⋅4−(−6)±2​
解を分離するv1​=2⋅4−(−6)+2​,v2​=2⋅4−(−6)−2​
v=2⋅4−(−6)+2​:1
2⋅4−(−6)+2​
規則を適用 −(−a)=a=2⋅46+2​
数を足す:6+2=8=2⋅48​
数を乗じる:2⋅4=8=88​
規則を適用 aa​=1=1
v=2⋅4−(−6)−2​:21​
2⋅4−(−6)−2​
規則を適用 −(−a)=a=2⋅46−2​
数を引く:6−2=4=2⋅44​
数を乗じる:2⋅4=8=84​
共通因数を約分する:4=21​
二次equationの解:v=1,v=21​
v=1,v=21​
再び v=u2に置き換えて以下を解く: u
解く u2=1:u=1,u=−1
u2=1
x2=f(a) の場合, 解は x=f(a)​,−f(a)​
u=1​,u=−1​
1​=1
1​
規則を適用 1​=1=1
−1​=−1
−1​
規則を適用 1​=1=−1
u=1,u=−1
解く u2=21​:u=21​​,u=−21​​
u2=21​
x2=f(a) の場合, 解は x=f(a)​,−f(a)​
u=21​​,u=−21​​
解答は
u=1,u=−1,u=21​​,u=−21​​
代用を戻す u=cos(x)cos(x)=1,cos(x)=−1,cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​
cos(x)=1,cos(x)=−1,cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​
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:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=0+2πn
x=0+2πn
解く x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn
cos(x)=−1:x=π+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:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=π+2πn
x=π+2πn
cos(x)=21​​:x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=21​​
三角関数の逆数プロパティを適用する
cos(x)=21​​
以下の一般解 cos(x)=21​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=−21​​:x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
cos(x)=−21​​
三角関数の逆数プロパティを適用する
cos(x)=−21​​
以下の一般解 cos(x)=−21​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
すべての解を組み合わせるx=2πn,x=π+2πn,x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn,x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
10進法形式で解を証明するx=2πn,x=π+2πn,x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn

グラフ

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sec(3x)=53sin^2(x)+2sin(x)cos^2(x/2)-sin(x)=03tan^2(y)=5sec(y)-1((1-tan^2(a)))/((tan(a)))=2cot^2(a)cos(6x)=cos(2x)
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