Считаю, что в №2 угол равен \(\frac{x}{2}\), а в №6 — \(\cos\frac{2x}{3}\) и \(\sin\frac{x}{3}\).
Краткие ответы
Во всех формулах \(n\in\mathbb Z\).
| № | Ответ |
|---|---|
| 1 | \(x=(-1)^n\frac{\pi}{18}+\frac{\pi n}{3}\) |
| 2 | \(x=\pm\frac{5\pi}{3}+4\pi n\) |
| 3 | \(x=\frac{5\pi}{12}+\pi n\) |
| 4 | \(x=2\pi n;\quad x=\pm\frac{2\pi}{3}+2\pi n\) |
| 5 | \(x=\frac{\pi}{4}+\pi n;\quad x=-\operatorname{arctg}\frac23+\pi n\) |
| 6 | \(x=-\frac{\pi}{2}+6\pi n\) или \(x=\frac{7\pi}{2}+6\pi n\) |
| 7 | \(x=\pm\frac{\pi}{4}+2\pi n\) |
| 8 | \(x=-\operatorname{arctg}3+\pi n\) |
| 9 | \(x=\pi n;\quad x=\pm\frac{2\pi}{3}+2\pi n\) |
| 10 | \(x=\frac{\pi}{12}+\pi n;\quad x=\frac{5\pi}{24}+\frac{\pi n}{2}\) |
| 11 | \(x=\frac{\pi}{2}+\pi n;\quad x=\frac{7\pi}{6}+2\pi n\) |
| 12 | \(x=\frac{5\pi}{4}+2\pi n\) |
| 13 | \(x=\frac{\pi n}{2};\quad x=\frac{\pi}{10}+\frac{\pi n}{5}\) |
| 14 | \(x=2\pi n;\quad x=\frac{\pi}{2}+\pi n\) |
| 15 | нет решений |
Как получаются ответы
1–3. Простейшие тригонометрические уравнения
Используем формулы: \[ \sin t=a:\ t=(-1)^n\arcsin a+\pi n, \] \[ \cos t=a:\ t=\pm\arccos a+2\pi n. \]
\(\sin3x=\frac12\). Значит
\[ 3x=(-1)^n\frac{\pi}{6}+\pi n \Rightarrow x=(-1)^n\frac{\pi}{18}+\frac{\pi n}{3}. \]\(\cos\frac{x}{2}=-\frac{\sqrt3}{2}\). Так как
\[ \arccos\left(-\frac{\sqrt3}{2}\right)=\frac{5\pi}{6}, \] то
\[ \frac{x}{2}=\pm\frac{5\pi}{6}+2\pi n \Rightarrow x=\pm\frac{5\pi}{3}+4\pi n. \]Котангенс имеет период \(\pi\), а \(\operatorname{ctg}\frac{\pi}{6}=\sqrt3\). Поэтому
\[ x-\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{6}+\pi n \Rightarrow x=\frac{5\pi}{12}+\pi n. \]
4–7. Замена переменной
Пусть \(t=\cos x\): \[ 2t^2-t-1=0 \Rightarrow t=1;\ t=-\frac12. \] Отсюда \(x=2\pi n\) или \(x=\pm\frac{2\pi}{3}+2\pi n\).
Пусть \(t=\operatorname{tg}x\), тогда \(\operatorname{ctg}x=\frac1t\): \[ 3t-\frac{2}{t}=1 \Rightarrow 3t^2-t-2=0. \] Корни: \(t=1\) и \(t=-\frac23\). Значит
\[ x=\frac{\pi}{4}+\pi n \] или
\[ x=-\operatorname{arctg}\frac23+\pi n. \]Обозначим \(y=\frac{x}{3}\). Тогда
\[ \cos 2y+5\sin y+2=0. \] Так как \(\cos2y=1-2\sin^2y\), после замены \(s=\sin y\): \[ 2s^2-5s-3=0 \Rightarrow s=-\frac12 \] (корень \(s=3\) невозможен).
Тогда
\[ y=(-1)^{n+1}\frac{\pi}{6}+\pi n, \] и
\[ x=(-1)^{n+1}\frac{\pi}{2}+3\pi n. \] Это можно записать двумя сериями, как в таблице.Пусть \(c=\cos x\), \(\cos2x=2c^2-1\): \[ 2c^2-4\sqrt2\,c+3=0. \] Корни: \[ c=\frac{\sqrt2}{2},\quad c=\frac{3\sqrt2}{2}. \] Второй больше \(1\), поэтому не подходит. Остаётся
\[ \cos x=\frac{\sqrt2}{2} \Rightarrow x=\pm\frac{\pi}{4}+2\pi n. \]
8–10. Тождественные преобразования
Делим на \(\cos x\neq0\): \[ 3+\operatorname{tg}x=0 \Rightarrow \operatorname{tg}x=-3. \] Ответ: \[ x=-\operatorname{arctg}3+\pi n. \]
\[ \sin2x+\sin x=0 \Rightarrow 2\sin x\cos x+\sin x=0, \] \[ \sin x(2\cos x+1)=0. \] Отсюда \(x=\pi n\) или \(x=\pm\frac{2\pi}{3}+2\pi n\).
Левая часть: \[ \frac{\sqrt3}{2}\sin x+\frac12\cos x =\sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right). \] Получаем \[ \sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right)=\sin3x. \] Используем два случая \(\sin A=\sin B\): \[ A=B+2\pi n \] или \[ A=\pi-B+2\pi n. \] Это даёт: \[ x=\frac{\pi}{12}+\pi n \] или \[ x=\frac{5\pi}{24}+\frac{\pi n}{2}. \]
11–12. Важна ОДЗ
- Под корнем: \[ -\cos x\ge0 \Rightarrow \cos x\le0. \] Произведение равно нулю, если:
- \(\sqrt{-\cos x}=0\), то есть \(\cos x=0\), откуда \(x=\frac{\pi}{2}+\pi n\);
- \(2\sin x+1=0\), то есть \(\sin x=-\frac12\). Из двух серий подходит только та, где \(\cos x\le0\): \[ x=\frac{7\pi}{6}+2\pi n. \]
- Дробь равна нулю, когда числитель равен нулю, а знаменатель — нет:
\[
2\cos x+\sqrt2=0 \Rightarrow \cos x=-\frac{\sqrt2}{2}.
\]
Кандидаты: \(x=\frac{3\pi}{4}+2\pi n\) и \(x=\frac{5\pi}{4}+2\pi n\).
Но при \(x=\frac{3\pi}{4}\) знаменатель \(2\sin x-\sqrt2=0\), поэтому этот корень не подходит. Остаётся: \[ x=\frac{5\pi}{4}+2\pi n. \]
13–15. Особые приёмы
Используем \[ \sin^2u-\sin^2v=\sin(u+v)\sin(u-v). \] Тогда выражение преобразуется: \[ \sin^2x-\sin^23x+\sin^24x-\sin^22x =2\sin2x\sin x\cos5x. \] Значит: \[ \sin2x=0 \quad\text{или}\quad \cos5x=0. \] Отсюда: \[ x=\frac{\pi n}{2} \quad\text{или}\quad x=\frac{\pi}{10}+\frac{\pi n}{5}. \] Случай \(\sin x=0\) уже входит в \(\sin2x=0\).
Пусть \(c=\cos x\), тогда \(\sin^4x=(1-c^2)^2\): \[ c^3+(1-c^2)^2=1 \Rightarrow c^2(c+2)(c-1)=0. \] Так как \(c\in[-1;1]\), подходят только \(c=0\) и \(c=1\). Поэтому: \[ x=\frac{\pi}{2}+\pi n \quad\text{или}\quad x=2\pi n. \]
Так как \(\cos t\ge-1\), сумма двух косинусов равна \(-2\) только если оба равны \(-1\): \[ \cos2x=-1,\quad \cos5x=-1. \] Но если \(\cos2x=-1\), то \(x=\frac{\pi}{2}+\pi n\), и тогда
\[ \cos5x=\cos\left(\frac{5\pi}{2}+5\pi n\right)=0, \] а не \(-1\). Эти условия несовместимы. Поэтому решений нет.
Главный принцип: своди уравнение к простейшему, замене или разложению на множители, но всегда проверяй ОДЗ — корень, знаменатель, ограничения \(|\sin x|\le1\), \(|\cos x|\le1\).
