三角関数例

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

ステップ 1

方程式の両辺に $1$ を足します。

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

ステップ 2

$4 \cos^{2} (x) = 1$ の各項を $4$ で割り、簡約します。

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ステップ 2.1

$4 \cos^{2} (x) = 1$ の各項を $4$ で割ります。

$\frac{4 \cos^{2} (x)}{4} = \frac{1}{4}$

ステップ 2.2

左辺を簡約します。

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ステップ 2.2.1

$4$ の共通因数を約分します。

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ステップ 2.2.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{4 \cos^{2} (x)}{4} = \frac{1}{4}$

ステップ 2.2.1.2

$\cos^{2} (x)$ を $1$ で割ります。

$\cos^{2} (x) = \frac{1}{4}$

ステップ 3

方程式の両辺の指定した根をとり、左辺の指数を消去します。

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

ステップ 4

$\pm \sqrt{\frac{1}{4}}$ を簡約します。

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ステップ 4.1

$\sqrt{\frac{1}{4}}$ を $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{4}}$ に書き換えます。

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

ステップ 4.2

$1$ のいずれの根は $1$ です。

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

ステップ 4.3

分母を簡約します。

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ステップ 4.3.1

$4$ を $2^{2}$ に書き換えます。

$\cos (x) = \pm \frac{1}{\sqrt{2^{2}}}$

ステップ 4.3.2

正の実数と仮定して、累乗根の下から項を取り出します。

$\cos (x) = \pm \frac{1}{2}$

ステップ 5

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

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ステップ 5.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$\cos (x) = \frac{1}{2}$

ステップ 5.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$\cos (x) = - \frac{1}{2}$

ステップ 5.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$\cos (x) = \frac{1}{2}, - \frac{1}{2}$

ステップ 6

各解を求め、 $x$ を解きます。

$\cos (x) = \frac{1}{2}$

$\cos (x) = - \frac{1}{2}$

ステップ 7

$\cos (x) = \frac{1}{2}$ の $x$ について解きます。

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ステップ 7.1

方程式の両辺の逆余弦をとり、余弦の中から $x$ を取り出します。

$x = \arccos (\frac{1}{2})$

ステップ 7.2

右辺を簡約します。

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ステップ 7.2.1

$\arccos (\frac{1}{2})$ の厳密値は $60$ です。

$x = 60$

ステップ 7.3

余弦関数は、第一象限と第四象限で正となります。2番目の解を求めるには、 $360$ から参照角を引き、第四象限で解を求めます。

$x = 360 - 60$

ステップ 7.4

$360$ から $60$ を引きます。

$x = 300$

ステップ 7.5

$\cos (x)$ の周期を求めます。

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ステップ 7.5.1

関数の期間は $\frac{360}{| b |}$ を利用して求めることができます。

$\frac{360}{| b |}$

ステップ 7.5.2

周期の公式の $b$ を $1$ で置き換えます。

$\frac{360}{| 1 |}$

ステップ 7.5.3

絶対値は数と0の間の距離です。 $0$ と $1$ の間の距離は $1$ です。

$\frac{360}{1}$

ステップ 7.5.4

$360$ を $1$ で割ります。

$360$

ステップ 7.6

$\cos (x)$ 関数の周期が $360$ なので、両方向で $360$ 度ごとに値を繰り返します。

$x = 60 + 360 n, 300 + 360 n$ 、任意の整数 $n$

ステップ 8

$\cos (x) = - \frac{1}{2}$ の $x$ について解きます。

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ステップ 8.1

方程式の両辺の逆余弦をとり、余弦の中から $x$ を取り出します。

$x = \arccos (- \frac{1}{2})$

ステップ 8.2

右辺を簡約します。

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ステップ 8.2.1

$\arccos (- \frac{1}{2})$ の厳密値は $120$ です。

$x = 120$

ステップ 8.3

余弦関数は、第二象限と第三象限で負となります。2番目の解を求めるには、 $360$ から参照角を引き、第三象限で解を求めます。

$x = 360 - 120$

ステップ 8.4

$360$ から $120$ を引きます。

$x = 240$

ステップ 8.5

$\cos (x)$ の周期を求めます。

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ステップ 8.5.1

関数の期間は $\frac{360}{| b |}$ を利用して求めることができます。

$\frac{360}{| b |}$

ステップ 8.5.2

周期の公式の $b$ を $1$ で置き換えます。

$\frac{360}{| 1 |}$

ステップ 8.5.3

絶対値は数と0の間の距離です。 $0$ と $1$ の間の距離は $1$ です。

$\frac{360}{1}$

ステップ 8.5.4

$360$ を $1$ で割ります。

$360$

ステップ 8.6

$\cos (x)$ 関数の周期が $360$ なので、両方向で $360$ 度ごとに値を繰り返します。

$x = 120 + 360 n, 240 + 360 n$ 、任意の整数 $n$

ステップ 9

すべての解をまとめます。

$x = 60 + 360 n, 300 + 360 n, 120 + 360 n, 240 + 360 n$ 、任意の整数 $n$

ステップ 10

解をまとめます。

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ステップ 10.1

$240 + 360 n$ と $60 + 180 n$ を $60 + 360 n$ にまとめます。

$x = 60 + 180 n, 300 + 360 n, 120 + 360 n$ 、任意の整数 $n$

ステップ 10.2

$120 + 360 n$ と $120 + 180 n$ を $300 + 360 n$ にまとめます。

$x = 60 + 180 n, 120 + 180 n$ 、任意の整数 $n$

三角関数 例

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