有限数学示例

$5 \sin (x) + 2 \cos (x) = 5$

解题步骤 1

使用恒等式求解方程。在该恒等式中， $θ$ 表示在图像上画出点 $(a, b)$ 时所得形成的角，因此可以使用 $θ = \tan^{-1} (\frac{b}{a})$ 来求得。

当 $R = \sqrt{a^{2} + b^{2}}$ 和 $θ = \tan^{-1} (\frac{b}{a})$ 时， $a \sin (x) + b \cos (x) = R \sin (x + θ)$

解题步骤 2

建立方程式以求 $θ$ 的值。

$\tan^{-1} (\frac{2}{5})$

解题步骤 3

计算 $\tan^{-1} (\frac{2}{5})$ 。

$θ = 0.38050637$

解题步骤 4

求解出 $R$ 的值。

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解题步骤 4.1

对 $5$ 进行 $2$ 次方运算。

$R = \sqrt{25 + {(2)}^{2}}$

解题步骤 4.2

对 $2$ 进行 $2$ 次方运算。

$R = \sqrt{25 + 4}$

解题步骤 4.3

将 $25$ 和 $4$ 相加。

$R = \sqrt{29}$

解题步骤 5

将已知值代入方程中。

$(\sqrt{29}) \sin (x + 0.38050637) = 5$

解题步骤 6

将 $\sqrt{29} \sin (x + 0.38050637) = 5$ 中的每一项除以 $\sqrt{29}$ 并化简。

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解题步骤 6.1

将 $\sqrt{29} \sin (x + 0.38050637) = 5$ 中的每一项都除以 $\sqrt{29}$ 。

$\frac{\sqrt{29} \sin (x + 0.38050637)}{\sqrt{29}} = \frac{5}{\sqrt{29}}$

解题步骤 6.2

化简左边。

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解题步骤 6.2.1

约去 $\sqrt{29}$ 的公因数。

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解题步骤 6.2.1.1

约去公因数。

$\frac{\sqrt{29} \sin (x + 0.38050637)}{\sqrt{29}} = \frac{5}{\sqrt{29}}$

解题步骤 6.2.1.2

用 $\sin (x + 0.38050637)$ 除以 $1$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5}{\sqrt{29}}$

解题步骤 6.3

化简右边。

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解题步骤 6.3.1

将 $\frac{5}{\sqrt{29}}$ 乘以 $\frac{\sqrt{29}}{\sqrt{29}}$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5}{\sqrt{29}} \cdot \frac{\sqrt{29}}{\sqrt{29}}$

解题步骤 6.3.2

合并和化简分母。

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解题步骤 6.3.2.1

将 $\frac{5}{\sqrt{29}}$ 乘以 $\frac{\sqrt{29}}{\sqrt{29}}$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{\sqrt{29} \sqrt{29}}$

解题步骤 6.3.2.2

对 $\sqrt{29}$ 进行 $1$ 次方运算。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{{\sqrt{29}}^{1} \sqrt{29}}$

解题步骤 6.3.2.3

对 $\sqrt{29}$ 进行 $1$ 次方运算。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{{\sqrt{29}}^{1} {\sqrt{29}}^{1}}$

解题步骤 6.3.2.4

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{{\sqrt{29}}^{1 + 1}}$

解题步骤 6.3.2.5

将 $1$ 和 $1$ 相加。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{{\sqrt{29}}^{2}}$

解题步骤 6.3.2.6

将 ${\sqrt{29}}^{2}$ 重写为 $29$ 。

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解题步骤 6.3.2.6.1

使用 $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ ，将 $\sqrt{29}$ 重写成 $29^{\frac{1}{2}}$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{{(29^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

解题步骤 6.3.2.6.2

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{29^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

解题步骤 6.3.2.6.3

组合 $\frac{1}{2}$ 和 $2$ 。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{29^{\frac{2}{2}}}$

解题步骤 6.3.2.6.4

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 6.3.2.6.4.1

约去公因数。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{29^{\frac{2}{2}}}$

解题步骤 6.3.2.6.4.2

重写表达式。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{29^{1}}$

解题步骤 6.3.2.6.5

计算指数。

$\sin (x + 0.38050637) = \frac{5 \sqrt{29}}{29}$

解题步骤 7

取方程两边的逆正弦从而提取正弦内的 $x$ 。

$x + 0.38050637 = \sin^{-1} (\frac{5 \sqrt{29}}{29})$

解题步骤 8

化简右边。

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解题步骤 8.1

计算 $\sin^{-1} (\frac{5 \sqrt{29}}{29})$ 。

$x + 0.38050637 = 1.19028994$

解题步骤 9

将所有不包含 $x$ 的项移到等式右边。

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解题步骤 9.1

从等式两边同时减去 $0.38050637$ 。

$x = 1.19028994 - 0.38050637$

解题步骤 9.2

从 $1.19028994$ 中减去 $0.38050637$ 。

$x = 0.80978357$

解题步骤 10

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。

$x + 0.38050637 = (3.14159265) - 1.19028994$

解题步骤 11

求解 $x$ 。

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解题步骤 11.1

从 $3.14159265$ 中减去 $1.19028994$ 。

$x + 0.38050637 = 1.9513027$

解题步骤 11.2

将所有不包含 $x$ 的项移到等式右边。

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解题步骤 11.2.1

从等式两边同时减去 $0.38050637$ 。

$x = 1.9513027 - 0.38050637$

解题步骤 11.2.2

从 $1.9513027$ 中减去 $0.38050637$ 。

$x = 1.57079632$

解题步骤 12

求 $\sin (x + 0.38050637)$ 的周期。

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解题步骤 12.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 12.2

使用周期公式中的 $1$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 1 |}$

解题步骤 12.3

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 12.4

用 $2 π$ 除以 $1$ 。

$2 π$

解题步骤 13

$\sin (x + 0.38050637)$ 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。

$x = 0.80978357 + 2 π n, 1.57079632 + 2 π n$ ，对于任意整数 $n$

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