Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 13812

Решите уравнение: 27 cos x - 36 sin x = -22,5
3
.


Решение и ответ:
Ответ:

273645ABCαβ

Для того, чтобы решить это уравнение необходимо представить прямоугольный треугольник ABC с прямым углом B, катеты которого AB = 27, BC = 36. Используя Теорему Пифагора AC2 = AB2 + BC2 можно рассчитать гипотенузу: AC2 = 272 + 362 = 2025 = 452, откуда гипотенуза AC = 45.

Первое решение:
Пусть в этом треугольнике ABC угол A равен α, тогда можем вычислить cos α =
27
45
, sin α =
36
45
. Поделим всё уравнение на 45, получим:
27
45
cos x
-
36
45
sin x = -
3
2
.
Заменим полученные значения:
cos α cos x - sin α sin x = -
3
2
,
далее собираем по формуле:
cos(α + x) = -
3
2
,
откуда по единичной окружности можно определить корни:
α + x1 =
6
+ 2πn
, n∈Z,
α + x2 =
6
+ 2πn
, n∈Z.
После этого:
x1 = -α +
6
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -α +
6
+ 2πn
, n∈Z.
Так как cos α =
27
45
, sin α =
36
45
, то можно записать точные значения корней так:
x1 = -arcsin(
36
45
) +
6
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -arcsin(
36
45
) +
6
+ 2πn
, n∈Z
или
x1 = -arccos(
27
45
) +
6
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -arccos(
27
45
) +
6
+ 2πn
, n∈Z


Второе решение:
Пусть в этом треугольнике ABC угол C равен β, тогда можем вычислить cos β =
36
45
, sin β =
27
45
. Поделим всё уравнение на 45, получим:
27
45
cos x
-
36
45
sin x = -
3
2
.
Заменим полученные значения:
sin β cos x - cos β sin x = -
3
2
,
далее собираем по формуле:
sin(β - x) = -
3
2
,
откуда по единичной окружности можно определить корни:
β - x1 =
3
+ 2πn
, n∈Z,
β - x2 =
3
+ 2πn
, n∈Z.
После этого:
-x1 = -β +
3
+ 2πn
, n∈Z,
-x2 = -β +
3
+ 2πn
, n∈Z.
Умножим корни на -1, чтобы избавиться от -x:
x1 = β -
3
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = β -
3
+ 2πk
, k∈Z (при этом заменим n на k, чтобы корни выглядели красивее).
Так как cos β =
36
45
, sin β =
27
45
, то можно записать точные значения корней так:
x1 = arcsin(
27
45
) -
3
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = arcsin(
27
45
) -
3
+ 2πk
, k∈Z

или
x1 = arccos(
36
45
) -
3
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = arccos(
36
45
) -
3
+ 2πk
, k∈Z



P.S. Может показаться, что найденные корни для первого и второго варианта решений совсем не одинаковые, потому что выражения для их записи не равны. Однако, это не так. Если вычислить конкретные значения, например arccos(
27
45
)
0,927 (заметьте, углы считаются в радианах, а не в градусах) и подставить вместо π3,14, то можно увидеть, что получатся следующие выражения для корней:
x1-0,927 +
5×3,14
6
+ 2×3,14×n
, n∈Z,
x2-0,927 +
7×3,14
6
+ 2×3,14×n
, n∈Z

для первого варианта решения и
x10,644 -
4×3,14
3
+ 2×3,14×k
, k∈Z,
x20,644 -
5×3,14
3
+ 2×3,14×k
, k∈Z

для второго варианта решения, после чего, упростив, можно получить:
x1 ≈ 1,69 + 6,28×n, n∈Z,
x2 ≈ 2,74 + 6,28×n, n∈Z
для первого варианта и:
x1 ≈ -3,54 + 6,28×k, k∈Z,
x2 ≈ -4,59 + 6,28×k, k∈Z
для второго варианта, откуда видно, что решения отличаются друг от друга ровно на период, равный , то есть на 6,28.


Похожие задачи: 14334, 10680, 13938, 10690.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Тригонометрические функции.