Elementarmathematik Beispiele

$\cos^{2} (x) - 2.4 \cos (x) - 0.81 = 0$

Schritt 1

Ersetze $\cos (x)$ durch $u$ .

${(u)}^{2} - 2.4 u - 0.81 = 0$

Schritt 2

Verwende die Quadratformel, um die Lösungen zu finden.

$\frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 (a c)}}{2 a}$

Schritt 3

Setze die Werte $a = 1$ , $b = - 2.4$ und $c = - 0.81$ in die Quadratformel ein und löse nach $u$ auf.

$\frac{2.4 \pm \sqrt{{(- 2.4)}^{2} - 4 \cdot (1 \cdot - 0.81)}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4

Vereinfache.

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Schritt 4.1

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.1.1

Potenziere $- 2.4$ mit $2$ .

$u = \frac{2.4 \pm \sqrt{5.76 - 4 \cdot 1 \cdot - 0.81}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.1.2

Multipliziere $- 4 \cdot 1 \cdot - 0.81$ .

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Schritt 4.1.2.1

Mutltipliziere $- 4$ mit $1$ .

$u = \frac{2.4 \pm \sqrt{5.76 - 4 \cdot - 0.81}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.1.2.2

Mutltipliziere $- 4$ mit $- 0.81$ .

$u = \frac{2.4 \pm \sqrt{5.76 + 3.24}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.1.3

Addiere $5.76$ und $3.24$ .

$u = \frac{2.4 \pm \sqrt{9}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.1.4

Schreibe $9$ als $3^{2}$ um.

$u = \frac{2.4 \pm \sqrt{3^{2}}}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.1.5

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$u = \frac{2.4 \pm 3}{2 \cdot 1}$

Schritt 4.2

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$u = \frac{2.4 \pm 3}{2}$

Schritt 5

Die endgültige Lösung ist die Kombination beider Lösungen.

$u = 2.7, - 0.3$

Schritt 6

Ersetze $u$ durch $\cos (x)$ .

$\cos (x) = 2.7, - 0.3$

Schritt 7

Stelle jede der Lösungen auf, um sie nach $x$ aufzulösen.

$\cos (x) = 2.7$

$\cos (x) = - 0.3$

Schritt 8

Löse in $\cos (x) = 2.7$ nach $x$ auf.

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Schritt 8.1

Der Wertebereich des Cosinus ist $- 1 \leq y \leq 1$ . Da $2.7$ nicht in diesen Bereich fällt, gibt es keine Lösung.

Keine Lösung

Schritt 9

Löse in $\cos (x) = - 0.3$ nach $x$ auf.

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Schritt 9.1

Wende den inversen Kosinus auf beide Seiten der Gleichung an, um $x$ aus dem Kosinus herauszuziehen.

$x = \arccos (- 0.3)$

Schritt 9.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 9.2.1

Berechne $\arccos (- 0.3)$ .

$x = 1.87548898$

Schritt 9.3

Die Cosinus-Funktion ist im zweiten und dritten Quadranten negativ. Um die zweite Lösung zu finden, subtrahiere den Referenzwinkel von $2 π$ , um die Lösung im dritten Quadranten zu finden.

$x = 2 (3.14159265) - 1.87548898$

Schritt 9.4

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 9.4.1

Entferne die Klammern.

$x = 2 (3.14159265) - 1.87548898$

Schritt 9.4.2

Vereinfache $2 (3.14159265) - 1.87548898$ .

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Schritt 9.4.2.1

Mutltipliziere $2$ mit $3.14159265$ .

$x = 6.2831853 - 1.87548898$

Schritt 9.4.2.2

Subtrahiere $1.87548898$ von $6.2831853$ .

$x = 4.40769632$

Schritt 9.5

Ermittele die Periode von $\cos (x)$ .

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Schritt 9.5.1

Die Periode der Funktion kann mithilfe von $\frac{2 π}{| b |}$ berechnet werden.

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 9.5.2

Ersetze $b$ durch $1$ in der Formel für die Periode.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 9.5.3

Der Absolutwert ist der Abstand zwischen einer Zahl und null. Der Abstand zwischen $0$ und $1$ ist $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 9.5.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 9.6

Die Periode der Funktion $\cos (x)$ ist $2 π$ , d. h., Werte werden sich alle $2 π$ rad in beide Richtungen wiederholen.

$x = 1.87548898 + 2 π n, 4.40769632 + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$

Schritt 10

Liste alle Lösungen auf.

$x = 1.87548898 + 2 π n, 4.40769632 + 2 π n$ , für jede ganze Zahl $n$