Trigonometrie Beispiele

$- 4 \cos (x) = - \sin^{2} (x) + 1$

Schritt 1

Bringe alle Ausdrücke auf die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 1.1

Addiere $\sin^{2} (x)$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$- 4 \cos (x) + \sin^{2} (x) = 1$

Schritt 1.2

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- 4 \cos (x) + \sin^{2} (x) - 1 = 0$

Schritt 2

Vereinfache $- 4 \cos (x) + \sin^{2} (x) - 1$ .

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Schritt 2.1

Stelle $\sin^{2} (x)$ und $- 1$ um.

$- 4 \cos (x) - 1 + \sin^{2} (x) = 0$

Schritt 2.2

Schreibe $- 1$ als $- 1 (1)$ um.

$- 4 \cos (x) - 1 (1) + \sin^{2} (x) = 0$

Schritt 2.3

Faktorisiere $- 1$ aus $\sin^{2} (x)$ heraus.

$- 4 \cos (x) - 1 (1) - 1 (- \sin^{2} (x)) = 0$

Schritt 2.4

Faktorisiere $- 1$ aus $- 1 (1) - 1 (- \sin^{2} (x))$ heraus.

$- 4 \cos (x) - 1 (1 - \sin^{2} (x)) = 0$

Schritt 2.5

Schreibe $- 1 (1 - \sin^{2} (x))$ als $- (1 - \sin^{2} (x))$ um.

$- 4 \cos (x) - (1 - \sin^{2} (x)) = 0$

Schritt 2.6

Wende den trigonometrischen Pythagoras an.

$- 4 \cos (x) - \cos^{2} (x) = 0$

Schritt 3

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.1

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 3.1.1

Es sei $u = \cos (x)$ . Ersetze $u$ für alle $\cos (x)$ .

$- 4 u - u^{2} = 0$

Schritt 3.1.2

Faktorisiere $u$ aus $- 4 u - u^{2}$ heraus.

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Schritt 3.1.2.1

Faktorisiere $u$ aus $- 4 u$ heraus.

$u \cdot - 4 - u^{2} = 0$

Schritt 3.1.2.2

Faktorisiere $u$ aus $- u^{2}$ heraus.

$u \cdot - 4 + u (- u) = 0$

Schritt 3.1.2.3

Faktorisiere $u$ aus $u \cdot - 4 + u (- u)$ heraus.

$u (- 4 - u) = 0$

Schritt 3.1.3

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

$\cos (x) (- 4 - \cos (x)) = 0$

Schritt 3.2

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$\cos (x) = 0$

$- 4 - \cos (x) = 0$

Schritt 3.3

Setze $\cos (x)$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.3.1

Setze $\cos (x)$ gleich $0$ .

$\cos (x) = 0$

Schritt 3.3.2

Löse $\cos (x) = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 3.3.2.1

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

$x = \arccos (0)$

Schritt 3.3.2.2

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 3.3.2.2.1

Der genau Wert von $\arccos (0)$ ist $\frac{π}{2}$ .

$x = \frac{π}{2}$

Schritt 3.3.2.3

Die Kosinusfunktion ist positiv im ersten und vierten Quadranten. Um die zweite Lösung zu finden, subtrahiere den Referenzwinkel von $2 π$ , um die Lösung im vierten Quadranten zu finden.

$x = 2 π - \frac{π}{2}$

Schritt 3.3.2.4

Vereinfache $2 π - \frac{π}{2}$ .

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Schritt 3.3.2.4.1

Um $2 π$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$x = 2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 3.3.2.4.2

Kombiniere Brüche.

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Schritt 3.3.2.4.2.1

Kombiniere $2 π$ und $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Schritt 3.3.2.4.2.2

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$x = \frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Schritt 3.3.2.4.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.3.2.4.3.1

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$x = \frac{4 π - π}{2}$

Schritt 3.3.2.4.3.2

Subtrahiere $π$ von $4 π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Schritt 3.3.2.5

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

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Schritt 3.3.2.5.1

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

$\frac{2 π}{| b |}$

Schritt 3.3.2.5.2

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

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Schritt 3.3.2.5.3

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

$\frac{2 π}{1}$

Schritt 3.3.2.5.4

Dividiere $2 π$ durch $1$ .

$2 π$

Schritt 3.3.2.6

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

$x = \frac{π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , für jede Ganzzahl $n$

Schritt 3.4

Setze $- 4 - \cos (x)$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.4.1

Setze $- 4 - \cos (x)$ gleich $0$ .

$- 4 - \cos (x) = 0$

Schritt 3.4.2

Löse $- 4 - \cos (x) = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 3.4.2.1

Addiere $4$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$- \cos (x) = 4$

Schritt 3.4.2.2

Teile jeden Ausdruck in $- \cos (x) = 4$ durch $- 1$ und vereinfache.

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Schritt 3.4.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- \cos (x) = 4$ durch $- 1$ .

$\frac{- \cos (x)}{- 1} = \frac{4}{- 1}$

Schritt 3.4.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.4.2.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

$\frac{\cos (x)}{1} = \frac{4}{- 1}$

Schritt 3.4.2.2.2.2

Dividiere $\cos (x)$ durch $1$ .

$\cos (x) = \frac{4}{- 1}$

Schritt 3.4.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 3.4.2.2.3.1

Dividiere $4$ durch $- 1$ .

$\cos (x) = - 4$

Schritt 3.4.2.3

Der Wertebereich des Cosinus ist $- 1 \leq y \leq 1$ . Da $- 4$ nicht in diesen Bereich fällt, gibt es keine Lösung.

Keine Lösung

Schritt 3.5

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $\cos (x) (- 4 - \cos (x)) = 0$ wahr machen.

$x = \frac{π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , für jede Ganzzahl $n$

Schritt 4

Fasse die Ergebnisse zusammen.

$x = \frac{π}{2} + π n$ , für jede Ganzzahl $n$