Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 13942

Решите уравнение: 45 cos x + 28 sin x = 26,5
2
.


Решение и ответ:
Ответ:

452853ABCαβ

Для того, чтобы решить это уравнение необходимо представить прямоугольный треугольник ABC с прямым углом B, катеты которого AB = 45, BC = 28. Используя Теорему Пифагора AC2 = AB2 + BC2 можно рассчитать гипотенузу: AC2 = 452 + 282 = 2809 = 532, откуда гипотенуза AC = 53.

Первое решение:
Пусть в этом треугольнике ABC угол A равен α, тогда можем вычислить cos α =
45
53
, sin α =
28
53
. Поделим всё уравнение на 53, получим:
45
53
cos x
+
28
53
sin x =
2
2
.
Заменим полученные значения:
cos α cos x + sin α sin x =
2
2
,
далее собираем по формуле:
cos(α - x) =
2
2
,
откуда по единичной окружности можно определить корни:
α - x1 =
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
α - x2 =
4
+ 2πn
, n∈Z.
После этого:
-x1 = -α +
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
-x2 = -α +
4
+ 2πn
, n∈Z.
Умножим корни на -1, чтобы избавиться от -x:
x1 = α -
π
4
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = α -
4
+ 2πk
, k∈Z (при этом заменим n на k, чтобы корни выглядели красивее).
Так как cos α =
45
53
, sin α =
28
53
, то можно записать точные значения корней так:
x1 = arcsin(
28
53
) -
π
4
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = arcsin(
28
53
) -
4
+ 2πk
, k∈Z
или
x1 = arccos(
45
53
) -
π
4
+ 2πk
, k∈Z,
x2 = arccos(
45
53
) -
4
+ 2πk
, k∈Z


Второе решение:
Пусть в этом треугольнике ABC угол C равен β, тогда можем вычислить cos β =
28
53
, sin β =
45
53
. Поделим всё уравнение на 53, получим:
45
53
cos x
+
28
53
sin x =
2
2
.
Заменим полученные значения:
sin β cos x + cos β sin x =
2
2
,
далее собираем по формуле:
sin(β + x) =
2
2
,
откуда по единичной окружности можно определить корни:
β + x1 =
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
β + x2 =
4
+ 2πn
, n∈Z.
После этого:
x1 = -β +
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -β +
4
+ 2πn
, n∈Z
.
Так как cos β =
28
53
, sin β =
45
53
, то можно записать точные значения корней так:
x1 = -arcsin(
45
53
) +
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -arcsin(
45
53
) +
4
+ 2πn
, n∈Z

или
x1 = -arccos(
28
53
) +
π
4
+ 2πn
, n∈Z,
x2 = -arccos(
28
53
) +
4
+ 2πn
, n∈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(
45
53
)
0,557 (заметьте, углы считаются в радианах, а не в градусах) и подставить вместо π3,14, то можно увидеть, что получатся следующие выражения для корней:
x10,557 -
3,14
4
+ 2×3,14×k
, k∈Z,
x20,557 -
7×3,14
4
+ 2×3,14×k
, k∈Z

для первого варианта решения и
x1-1,014 +
3,14
4
+ 2×3,14×n
, n∈Z,
x2-1,014 +
3×3,14
4
+ 2×3,14×n
, n∈Z

для второго варианта решения, после чего, упростив, можно получить:
x1 ≈ -0,228 + 6,28×k, k∈Z,
x2 ≈ -4,94 + 6,28×k, k∈Z
для первого варианта и:
x1 ≈ -0,229 + 6,28×n, n∈Z,
x2 ≈ 1,341 + 6,28×n, n∈Z
для второго варианта, откуда видно, что первые части этих решений идентичны, а вторые отличаются на период, равный , то есть на 6,28.


Похожие задачи: 13302, 14511, 10678, 15084, 10689.

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

Тема: Тригонометрические функции.