微积分学示例

$- 2 \sin (x) + 2 \cos (2 x) = 0$

解题步骤 1

化简每一项。

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解题步骤 1.1

使用倍角公式把 $\cos (2 x)$ 转换为 $1 - 2 \sin^{2} (x)$ 。

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

解题步骤 1.2

运用分配律。

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

解题步骤 1.3

将 $2$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 1.4

将 $- 2$ 乘以 $2$ 。

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

解题步骤 2

对 $- 2 \sin (x) + 2 - 4 \sin^{2} (x)$ 进行因式分解。

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解题步骤 2.1

从 $- 2 \sin (x) + 2 - 4 \sin^{2} (x)$ 中分解出因数 $2$ 。

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解题步骤 2.1.1

从 $- 2 \sin (x)$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 2.1.2

从 $2$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 2.1.3

从 $- 4 \sin^{2} (x)$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 2.1.4

从 $2 (- \sin (x)) + 2 (1)$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 2.1.5

从 $2 (- \sin (x) + 1) + 2 (- 2 \sin^{2} (x))$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 2.2

因数。

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解题步骤 2.2.1

分组因式分解。

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解题步骤 2.2.1.1

重新排序项。

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

解题步骤 2.2.1.2

对于 $a x^{2} + b x + c$ 形式的多项式，将其中间项重写为两项之和，这两项的乘积为 $a \cdot c = - 2 \cdot 1 = - 2$ 并且它们的和为 $b = - 1$ 。

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解题步骤 2.2.1.2.1

从 $- \sin (x)$ 中分解出因数 $- 1$ 。

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

解题步骤 2.2.1.2.2

把 $- 1$ 重写为 $1$ 加 $- 2$

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

解题步骤 2.2.1.2.3

运用分配律。

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

解题步骤 2.2.1.2.4

将 $\sin (x)$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 2.2.1.3

从每组中因式分解出最大公因数。

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解题步骤 2.2.1.3.1

将首两项和最后两项分成两组。

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

解题步骤 2.2.1.3.2

从每组中因式分解出最大公因数 (GCF)。

$2 (\sin (x) (- 2 \sin (x) + 1) + 1 (- 2 \sin (x) + 1)) = 0$

解题步骤 2.2.1.4

通过因式分解出最大公因数 $- 2 \sin (x) + 1$ 来因式分解多项式。

$2 ((- 2 \sin (x) + 1) (\sin (x) + 1)) = 0$

解题步骤 2.2.2

去掉多余的括号。

$2 (- 2 \sin (x) + 1) (\sin (x) + 1) = 0$

解题步骤 3

如果等式左侧的任一因数等于 $0$ ，则整个表达式将等于 $0$ 。

$- 2 \sin (x) + 1 = 0$

$\sin (x) + 1 = 0$

解题步骤 4

将 $- 2 \sin (x) + 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 4.1

将 $- 2 \sin (x) + 1$ 设为等于 $0$ 。

$- 2 \sin (x) + 1 = 0$

解题步骤 4.2

求解 $x$ 的 $- 2 \sin (x) + 1 = 0$ 。

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解题步骤 4.2.1

从等式两边同时减去 $1$ 。

$- 2 \sin (x) = - 1$

解题步骤 4.2.2

将 $- 2 \sin (x) = - 1$ 中的每一项除以 $- 2$ 并化简。

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解题步骤 4.2.2.1

将 $- 2 \sin (x) = - 1$ 中的每一项都除以 $- 2$ 。

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

解题步骤 4.2.2.2

化简左边。

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解题步骤 4.2.2.2.1

约去 $- 2$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.2.2.1.1

约去公因数。

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

解题步骤 4.2.2.2.1.2

用 $\sin (x)$ 除以 $1$ 。

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

解题步骤 4.2.2.3

化简右边。

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解题步骤 4.2.2.3.1

将两个负数相除得到一个正数。

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

解题步骤 4.2.3

取方程两边的逆正弦从而提取正弦内的 $x$ 。

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

解题步骤 4.2.4

化简右边。

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解题步骤 4.2.4.1

$\arcsin (\frac{1}{2})$ 的准确值为 $\frac{π}{6}$ 。

$x = \frac{π}{6}$

解题步骤 4.2.5

正弦函数在第一和第二象限中为正值。若要求第二个解，可从 $π$ 减去参考角以求第二象限中的解。

$x = π - \frac{π}{6}$

解题步骤 4.2.6

化简 $π - \frac{π}{6}$ 。

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解题步骤 4.2.6.1

要将 $π$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{6}{6}$ 。

$x = π \cdot \frac{6}{6} - \frac{π}{6}$

解题步骤 4.2.6.2

合并分数。

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解题步骤 4.2.6.2.1

组合 $π$ 和 $\frac{6}{6}$ 。

$x = \frac{π \cdot 6}{6} - \frac{π}{6}$

解题步骤 4.2.6.2.2

在公分母上合并分子。

$x = \frac{π \cdot 6 - π}{6}$

解题步骤 4.2.6.3

化简分子。

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解题步骤 4.2.6.3.1

将 $6$ 移到 $π$ 的左侧。

$x = \frac{6 \cdot π - π}{6}$

解题步骤 4.2.6.3.2

从 $6 π$ 中减去 $π$ 。

$x = \frac{5 π}{6}$

解题步骤 4.2.7

求 $\sin (x)$ 的周期。

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解题步骤 4.2.7.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 4.2.7.2

使用周期公式中的 $1$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

解题步骤 4.2.7.3

绝对值就是一个数和零之间的距离。 $0$ 和 $1$ 之间的距离为 $1$ 。

$\frac{2 π}{1}$

解题步骤 4.2.7.4

用 $2 π$ 除以 $1$ 。

$2 π$

解题步骤 4.2.8

$\sin (x)$ 函数的周期为 $2 π$ ，所以函数值在两个方向上每隔 $2 π$ 弧度将重复出现。

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 5

将 $\sin (x) + 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 5.1

将 $\sin (x) + 1$ 设为等于 $0$ 。

$\sin (x) + 1 = 0$

解题步骤 5.2

求解 $x$ 的 $\sin (x) + 1 = 0$ 。

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解题步骤 5.2.1

从等式两边同时减去 $1$ 。

$\sin (x) = - 1$

解题步骤 5.2.2

取方程两边的逆正弦从而提取正弦内的 $x$ 。

$x = \arcsin (- 1)$

解题步骤 5.2.3

化简右边。

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解题步骤 5.2.3.1

$\arcsin (- 1)$ 的准确值为 $- \frac{π}{2}$ 。

$x = - \frac{π}{2}$

解题步骤 5.2.4

正弦函数在第三和第四象限中为负值。若要求第二个解，可从 $2 π$ 减去这个解，从而求参考角。接着，将该参考角和 $π$ 相加以求第三象限中的解。

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π$

解题步骤 5.2.5

化简表达式以求第二个解。

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解题步骤 5.2.5.1

从 $2 π + \frac{π}{2} + π$ 中减去 $2 π$ 。

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π - 2 π$

解题步骤 5.2.5.2

得出的角 $\frac{3 π}{2}$ 是正角度，比 $2 π$ 小，且与 $2 π + \frac{π}{2} + π$ 共边。

$x = \frac{3 π}{2}$

解题步骤 5.2.6

求 $\sin (x)$ 的周期。

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解题步骤 5.2.6.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 5.2.6.2

使用周期公式中的 $1$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

解题步骤 5.2.6.3

绝对值就是一个数和零之间的距离。 $0$ 和 $1$ 之间的距离为 $1$ 。

$\frac{2 π}{1}$

解题步骤 5.2.6.4

用 $2 π$ 除以 $1$ 。

$2 π$

解题步骤 5.2.7

将 $2 π$ 和每一个负角相加以得出正角。

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解题步骤 5.2.7.1

将 $2 π$ 加到 $- \frac{π}{2}$ 以求正角。

$- \frac{π}{2} + 2 π$

解题步骤 5.2.7.2

要将 $2 π$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{2}{2}$ 。

$2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

解题步骤 5.2.7.3

合并分数。

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解题步骤 5.2.7.3.1

组合 $2 π$ 和 $\frac{2}{2}$ 。

$\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

解题步骤 5.2.7.3.2

在公分母上合并分子。

$\frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

解题步骤 5.2.7.4

化简分子。

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解题步骤 5.2.7.4.1

将 $2$ 乘以 $2$ 。

$\frac{4 π - π}{2}$

解题步骤 5.2.7.4.2

从 $4 π$ 中减去 $π$ 。

$\frac{3 π}{2}$

解题步骤 5.2.7.5

列出新角。

$x = \frac{3 π}{2}$

解题步骤 5.2.8

$\sin (x)$ 函数的周期为 $2 π$ ，所以函数值在两个方向上每隔 $2 π$ 弧度将重复出现。

$x = \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 6

最终解为使 $2 (- 2 \sin (x) + 1) (\sin (x) + 1) = 0$ 成立的所有值。

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 7

合并答案。

$x = \frac{π}{6} + \frac{2 π n}{3}$ ，对于任意整数 $n$

微积分学 示例

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