微积分学示例

$0 = - 2 \cos (X) + 2 \cos (2 X)$

解题步骤 1

将所有表达式移到等式左边。

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解题步骤 1.1

在等式两边都加上 $2 \cos (X)$ 。

$2 \cos (X) = 2 \cos (2 X)$

解题步骤 1.2

从等式两边同时减去 $2 \cos (2 X)$ 。

$2 \cos (X) - 2 \cos (2 X) = 0$

解题步骤 2

化简每一项。

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解题步骤 2.1

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

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

解题步骤 2.2

运用分配律。

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

解题步骤 2.3

将 $2$ 乘以 $- 2$ 。

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

解题步骤 2.4

将 $- 2$ 乘以 $- 1$ 。

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

解题步骤 3

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

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解题步骤 3.1

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

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解题步骤 3.1.1

从 $2 \cos (X)$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 3.1.2

从 $- 4 \cos^{2} (X)$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 3.1.3

从 $2$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 3.1.4

从 $2 \cos (X) + 2 (- 2 \cos^{2} (X))$ 中分解出因数 $2$ 。

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

解题步骤 3.1.5

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

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

解题步骤 3.2

使 $u = \cos (X)$ 。用 $u$ 代入替换所有出现的 $\cos (X)$ 。

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

解题步骤 3.3

分组因式分解。

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解题步骤 3.3.1

重新排序项。

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

解题步骤 3.3.2

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 3.3.2.1

乘以 $1$ 。

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

解题步骤 3.3.2.2

把 $1$ 重写为 $- 1$ 加 $2$

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

解题步骤 3.3.2.3

运用分配律。

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

解题步骤 3.3.3

从每组中因式分解出最大公因数。

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解题步骤 3.3.3.1

将首两项和最后两项分成两组。

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

解题步骤 3.3.3.2

从每组中因式分解出最大公因数 (GCF)。

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

解题步骤 3.3.4

通过因式分解出最大公因数 $- 2 u - 1$ 来因式分解多项式。

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

解题步骤 3.4

因数。

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解题步骤 3.4.1

使用 $\cos (X)$ 替换所有出现的 $u$ 。

$2 ((- 2 \cos (X) - 1) (\cos (X) - 1)) = 0$

解题步骤 3.4.2

去掉多余的括号。

$2 (- 2 \cos (X) - 1) (\cos (X) - 1) = 0$

解题步骤 4

如果等式左侧的任一因数等于 $0$ ，则整个表达式将等于 $0$ 。

$- 2 \cos (X) - 1 = 0$

$\cos (X) - 1 = 0$

解题步骤 5

将 $- 2 \cos (X) - 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $X$ 。

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解题步骤 5.1

将 $- 2 \cos (X) - 1$ 设为等于 $0$ 。

$- 2 \cos (X) - 1 = 0$

解题步骤 5.2

求解 $X$ 的 $- 2 \cos (X) - 1 = 0$ 。

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解题步骤 5.2.1

在等式两边都加上 $1$ 。

$- 2 \cos (X) = 1$

解题步骤 5.2.2

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

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解题步骤 5.2.2.1

将 $- 2 \cos (X) = 1$ 中的每一项都除以 $- 2$ 。

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

解题步骤 5.2.2.2

化简左边。

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解题步骤 5.2.2.2.1

约去 $- 2$ 的公因数。

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解题步骤 5.2.2.2.1.1

约去公因数。

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

解题步骤 5.2.2.2.1.2

用 $\cos (X)$ 除以 $1$ 。

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

解题步骤 5.2.2.3

化简右边。

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解题步骤 5.2.2.3.1

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 5.2.3

取方程两边的逆余弦从而提取余弦内的 $X$ 。

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

解题步骤 5.2.4

化简右边。

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解题步骤 5.2.4.1

$\arccos (- \frac{1}{2})$ 的准确值为 $\frac{2 π}{3}$ 。

$X = \frac{2 π}{3}$

解题步骤 5.2.5

余弦函数在第二象限和第三象限为负。要求第二个解，应从 $2 π$ 中减去参考角以求第三象限中的解。

$X = 2 π - \frac{2 π}{3}$

解题步骤 5.2.6

化简 $2 π - \frac{2 π}{3}$ 。

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解题步骤 5.2.6.1

要将 $2 π$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{3}{3}$ 。

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

解题步骤 5.2.6.2

合并分数。

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解题步骤 5.2.6.2.1

组合 $2 π$ 和 $\frac{3}{3}$ 。

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

解题步骤 5.2.6.2.2

在公分母上合并分子。

$X = \frac{2 π \cdot 3 - 2 π}{3}$

解题步骤 5.2.6.3

化简分子。

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解题步骤 5.2.6.3.1

将 $3$ 乘以 $2$ 。

$X = \frac{6 π - 2 π}{3}$

解题步骤 5.2.6.3.2

从 $6 π$ 中减去 $2 π$ 。

$X = \frac{4 π}{3}$

解题步骤 5.2.7

求 $\cos (X)$ 的周期。

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解题步骤 5.2.7.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 5.2.7.2

使用周期公式中的 $1$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

解题步骤 5.2.7.3

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 5.2.7.4

用 $2 π$ 除以 $1$ 。

$2 π$

解题步骤 5.2.8

$\cos (X)$ 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。

$X = \frac{2 π}{3} + 2 π n, \frac{4 π}{3} + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 6

将 $\cos (X) - 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $X$ 。

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解题步骤 6.1

将 $\cos (X) - 1$ 设为等于 $0$ 。

$\cos (X) - 1 = 0$

解题步骤 6.2

求解 $X$ 的 $\cos (X) - 1 = 0$ 。

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解题步骤 6.2.1

在等式两边都加上 $1$ 。

$\cos (X) = 1$

解题步骤 6.2.2

取方程两边的逆余弦从而提取余弦内的 $X$ 。

$X = \arccos (1)$

解题步骤 6.2.3

化简右边。

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解题步骤 6.2.3.1

$\arccos (1)$ 的准确值为 $0$ 。

$X = 0$

解题步骤 6.2.4

余弦函数在第一象限和第四象限恒为正。要求第二个解，从 $2 π$ 中减去参考角即可求出第四象限中的解。

$X = 2 π - 0$

解题步骤 6.2.5

从 $2 π$ 中减去 $0$ 。

$X = 2 π$

解题步骤 6.2.6

求 $\cos (X)$ 的周期。

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解题步骤 6.2.6.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 6.2.6.2

使用周期公式中的 $1$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

解题步骤 6.2.6.3

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 6.2.6.4

用 $2 π$ 除以 $1$ 。

$2 π$

解题步骤 6.2.7

$\cos (X)$ 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。

$X = 2 π n, 2 π + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 7

最终解为使 $2 (- 2 \cos (X) - 1) (\cos (X) - 1) = 0$ 成立的所有值。

$X = \frac{2 π}{3} + 2 π n, \frac{4 π}{3} + 2 π n, 2 π n, 2 π + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 8

合并答案。

$X = \frac{2 π n}{3}$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 9

微积分学 示例

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