Алгебра Примеры

$- 2 \sin^{2} (θ) + \cos (θ) + 1 = 0$

Этап 1

Заменим $- 2 \sin^{2} (θ)$ на $- 2 (1 - \cos^{2} (θ))$ на основе тождества $\sin^{2} (x) + \cos^{2} (x) = 1$ .

$- 2 (1 - \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Этап 2

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Применим свойство дистрибутивности.

$- 2 \cdot 1 - 2 (- \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Этап 2.2

Умножим $- 2$ на $1$ .

$- 2 - 2 (- \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Этап 2.3

Умножим $- 1$ на $- 2$ .

$- 2 + 2 \cos^{2} (θ) + \cos (θ) + 1 = 0$

Этап 3

Добавим $- 2$ и $1$ .

$2 \cos^{2} (θ) + \cos (θ) - 1 = 0$

Этап 4

Подставим $u$ вместо $\cos (θ)$ .

$2 {(u)}^{2} + u - 1 = 0$

Этап 5

Разложим на множители методом группировки

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Для многочлена вида $a x^{2} + b x + c$ представим средний член в виде суммы двух членов, произведение которых равно $a \cdot c = 2 \cdot - 1 = - 2$ , а сумма — $b = 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.1

Умножим на $1$ .

$2 u^{2} + 1 u - 1 = 0$

Этап 5.1.2

Запишем $1$ как $- 1$ плюс $2$

$2 u^{2} + (- 1 + 2) u - 1 = 0$

Этап 5.1.3

Применим свойство дистрибутивности.

$2 u^{2} - 1 u + 2 u - 1 = 0$

Этап 5.2

Вынесем наибольший общий делитель из каждой группы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.2.1

Сгруппируем первые два члена и последние два члена.

$2 u^{2} - 1 u + 2 u - 1 = 0$

Этап 5.2.2

Вынесем наибольший общий делитель (НОД) из каждой группы.

$u (2 u - 1) + 1 (2 u - 1) = 0$

Этап 5.3

Разложим многочлен, вынеся наибольший общий делитель $2 u - 1$ .

$(2 u - 1) (u + 1) = 0$

Этап 6

Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен $0$ , все выражение равно $0$ .

$2 u - 1 = 0$

$u + 1 = 0$

Этап 7

Приравняем $2 u - 1$ к $0$ , затем решим относительно $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Приравняем $2 u - 1$ к $0$ .

$2 u - 1 = 0$

Этап 7.2

Решим $2 u - 1 = 0$ относительно $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1

Добавим $1$ к обеим частям уравнения.

$2 u = 1$

Этап 7.2.2

Разделим каждый член $2 u = 1$ на $2$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.1

Разделим каждый член $2 u = 1$ на $2$ .

$\frac{2 u}{2} = \frac{1}{2}$

Этап 7.2.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.2.1

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{2 u}{2} = \frac{1}{2}$

Этап 7.2.2.2.1.2

Разделим $u$ на $1$ .

$u = \frac{1}{2}$

Этап 8

Приравняем $u + 1$ к $0$ , затем решим относительно $u$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Приравняем $u + 1$ к $0$ .

$u + 1 = 0$

Этап 8.2

Вычтем $1$ из обеих частей уравнения.

$u = - 1$

Этап 9

Окончательным решением являются все значения, при которых $(2 u - 1) (u + 1) = 0$ верно.

$u = \frac{1}{2}, - 1$

Этап 10

Подставим $\cos (θ)$ вместо $u$ .

$\cos (θ) = \frac{1}{2}, - 1$

Этап 11

Выпишем каждое выражение, чтобы найти решение для $θ$ .

$\cos (θ) = \frac{1}{2}$

$\cos (θ) = - 1$

Этап 12

Решим относительно $θ$ в $\cos (θ) = \frac{1}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.1

Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь $θ$ из косинуса.

$θ = \arccos (\frac{1}{2})$

Этап 12.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.2.1

Точное значение $\arccos (\frac{1}{2})$ : $\frac{π}{3}$ .

$θ = \frac{π}{3}$

Этап 12.3

Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из $2 π$ и найдем решение в четвертом квадранте.

$θ = 2 π - \frac{π}{3}$

Этап 12.4

Упростим $2 π - \frac{π}{3}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.4.1

Чтобы записать $2 π$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$θ = 2 π \cdot \frac{3}{3} - \frac{π}{3}$

Этап 12.4.2

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.4.2.1

Объединим $2 π$ и $\frac{3}{3}$ .

$θ = \frac{2 π \cdot 3}{3} - \frac{π}{3}$

Этап 12.4.2.2

Объединим числители над общим знаменателем.

$θ = \frac{2 π \cdot 3 - π}{3}$

Этап 12.4.3

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.4.3.1

Умножим $3$ на $2$ .

$θ = \frac{6 π - π}{3}$

Этап 12.4.3.2

Вычтем $π$ из $6 π$ .

$θ = \frac{5 π}{3}$

Этап 12.5

Найдем период $\cos (θ)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 12.5.1

Период функции можно вычислить по формуле $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Этап 12.5.2

Заменим $b$ на $1$ в формуле периода.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Этап 12.5.3

Абсолютное значение ― это расстояние между числом и нулем. Расстояние между $0$ и $1$ равно $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Этап 12.5.4

Разделим $2 π$ на $1$ .

$2 π$

Этап 12.6

Период функции $\cos (θ)$ равен $2 π$ . Поэтому значения повторяются через каждые $2 π$ рад. в обоих направлениях.

$θ = \frac{π}{3} + 2 π n, \frac{5 π}{3} + 2 π n$ , для любого целого $n$

Этап 13

Решим относительно $θ$ в $\cos (θ) = - 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 13.1

Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь $θ$ из косинуса.

$θ = \arccos (- 1)$

Этап 13.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 13.2.1

Точное значение $\arccos (- 1)$ : $π$ .

$θ = π$

Этап 13.3

Функция косинуса отрицательна во втором и третьем квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из $2 π$ и найдем решение в третьем квадранте.

$θ = 2 π - π$

Этап 13.4

Вычтем $π$ из $2 π$ .

$θ = π$

Этап 13.5

Найдем период $\cos (θ)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 13.5.1

Период функции можно вычислить по формуле $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Этап 13.5.2

Заменим $b$ на $1$ в формуле периода.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Этап 13.5.3

Абсолютное значение ― это расстояние между числом и нулем. Расстояние между $0$ и $1$ равно $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Этап 13.5.4

Разделим $2 π$ на $1$ .

$2 π$

Этап 13.6

Период функции $\cos (θ)$ равен $2 π$ . Поэтому значения повторяются через каждые $2 π$ рад. в обоих направлениях.

$θ = π + 2 π n$ , для любого целого $n$

Этап 14

Перечислим все решения.

$θ = \frac{π}{3} + 2 π n, \frac{5 π}{3} + 2 π n, π + 2 π n$ , для любого целого $n$

Этап 15

Объединим ответы.

$θ = \frac{π}{3} + \frac{2 π n}{3}$ , для любого целого $n$