Ответы (в каждом пункте \(k\in\mathbb Z\)):
| № | Ответ |
|---|---|
| 1 | \(x=(-1)^k\dfrac{\pi}{18}+\dfrac{\pi k}{3}\) |
| 2 | \(x=\pm\dfrac{5\pi}{3}+4\pi k\) |
| 3 | \(x=\dfrac{5\pi}{12}+\pi k\) |
| 4 | \(x=2\pi k;\quad x=\pm\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k\) |
| 5 | \(x=\dfrac{\pi}{4}+\pi k;\quad x=-\operatorname{arctg}\dfrac23+\pi k\) |
| 6 | \(x=(-1)^{k+1}\dfrac{\pi}{2}+3\pi k\) |
| 7 | \(x=\pm\dfrac{\pi}{4}+2\pi k\) |
| 8 | \(x=-\operatorname{arctg}3+\pi k\) |
| 9 | \(x=\pi k;\quad x=\pm\dfrac{2\pi}{3}+2\pi k\) |
| 10 | \(x=\dfrac{\pi}{12}+\pi k;\quad x=\dfrac{5\pi}{24}+\dfrac{\pi k}{2}\) |
| 11 | \(x=\dfrac{\pi}{2}+\pi k;\quad x=\dfrac{7\pi}{6}+2\pi k\) |
| 12 | \(x=\dfrac{5\pi}{4}+2\pi k\) |
| 13 | \(x=\dfrac{\pi k}{2};\quad x=\dfrac{\pi}{10}+\dfrac{\pi k}{5}\) |
| 14 | \(x=2\pi k;\quad x=\dfrac{\pi}{2}+\pi k\) |
| 15 | решений нет |
Как получаются ответы
1–3. Простейшие уравнения.
Используем готовые формулы:
\[
\sin t=a \Rightarrow t=(-1)^k\arcsin a+\pi k,
\]
\[
\cos t=a \Rightarrow t=\pm\arccos a+2\pi k,
\]
\[
\operatorname{ctg}t=a \Rightarrow t=\operatorname{arcctg}a+\pi k.
\]
Например, в №1 \(3x=(-1)^k\frac{\pi}{6}+\pi k\), поэтому делим на \(3\).
4, 5, 7, 12, 14. Замена переменной.
- №4: \(t=\cos x\), тогда \(2t^2-t-1=0\), откуда \(t=1\) или \(t=-\frac12\).
- №5: \(t=\operatorname{tg}x\), \(\operatorname{ctg}x=\frac1t\). Получаем \(3t-\frac2t=1\), то есть \(3t^2-t-2=0\).
- №7: \(\cos2x=2\cos^2x-1\), затем квадратное уравнение относительно \(\cos x\). Корень больше \(1\) отбрасываем.
- №12: числитель равен нулю: \(\cos x=-\frac{\sqrt2}{2}\). Но знаменатель не должен обращаться в нуль, поэтому корень \(x=\frac{3\pi}{4}+2\pi k\) не подходит.
- №14: \(\sin^2x=1-\cos^2x\), тогда \[ \cos^3x+(1-\cos^2x)^2=1. \] После упрощения: \[ \cos^2x(\cos x-1)(\cos x+2)=0. \] Подходят только \(\cos x=0\) и \(\cos x=1\).
6.
\[
\cos\frac{2x}{3}=1-2\sin^2\frac{x}{3}.
\]
Обозначаем \(t=\sin\frac{x}{3}\). Корень \(t=3\) невозможен, остаётся \(t=-\frac12\).
8–11, 13. Тождества и разложение на множители.
- №8: делим на \(\cos x\ne0\), получаем \(\operatorname{tg}x=-3\).
- №9: \(\sin2x=2\sin x\cos x\), поэтому \[ \sin x(2\cos x+1)=0. \]
- №10: левая часть сворачивается: \[ \frac{\sqrt3}{2}\sin x+\frac12\cos x=\sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right). \] Далее решаем \(\sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right)=\sin3x\).
- №11: сначала ОДЗ: \(-\cos x\ge0\), то есть \(\cos x\le0\). Затем \[ 2\sin x+1=0 \quad \text{или}\quad \cos x=0. \] Корень \(\sin x=-\frac12\) с положительным косинусом отбрасываем по ОДЗ.
- №13: используем \[ \sin^2a-\sin^2b=\sin(a+b)\sin(a-b). \] Получаем \[ \sin x(\sin7x-\sin3x)=0, \] а затем \[ \sin7x-\sin3x=2\cos5x\sin2x. \]
15.
Каждый косинус не меньше \(-1\), поэтому сумма может равняться \(-2\), только если одновременно
\[
\cos2x=-1 \quad \text{и}\quad \cos5x=-1.
\]
Но если \(\cos2x=-1\), то \(x=\frac{\pi}{2}+\pi k\), и тогда \(\cos5x=0\), а не \(-1\). Значит, решений нет.