三角学示例

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

解题步骤 1

对方程左边进行因式分解。

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解题步骤 1.1

使 $u = \cos (2 x)$ 。用 $u$ 代入替换所有出现的 $\cos (2 x)$ 。

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

解题步骤 1.2

分组因式分解。

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解题步骤 1.2.1

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 1.2.1.1

从 $- u$ 中分解出因数 $- 1$ 。

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

解题步骤 1.2.1.2

把 $- 1$ 重写为 $1$ 加 $- 2$

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

解题步骤 1.2.1.3

运用分配律。

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

解题步骤 1.2.1.4

将 $u$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 1.2.2

从每组中因式分解出最大公因数。

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解题步骤 1.2.2.1

将首两项和最后两项分成两组。

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

解题步骤 1.2.2.2

从每组中因式分解出最大公因数 (GCF)。

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

解题步骤 1.2.3

通过因式分解出最大公因数 $2 u + 1$ 来因式分解多项式。

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

解题步骤 1.3

使用 $\cos (2 x)$ 替换所有出现的 $u$ 。

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

解题步骤 2

如果等式左侧的任一因数等于 $0$ ，则整个表达式将等于 $0$ 。

$2 \cos (2 x) + 1 = 0$

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

解题步骤 3

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

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解题步骤 3.1

将 $2 \cos (2 x) + 1$ 设为等于 $0$ 。

$2 \cos (2 x) + 1 = 0$

解题步骤 3.2

求解 $x$ 的 $2 \cos (2 x) + 1 = 0$ 。

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解题步骤 3.2.1

从等式两边同时减去 $1$ 。

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

解题步骤 3.2.2

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

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解题步骤 3.2.2.1

将 $2 \cos (2 x) = - 1$ 中的每一项都除以 $2$ 。

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

解题步骤 3.2.2.2

化简左边。

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解题步骤 3.2.2.2.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.2.2.1.1

约去公因数。

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

解题步骤 3.2.2.2.1.2

用 $\cos (2 x)$ 除以 $1$ 。

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

解题步骤 3.2.2.3

化简右边。

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解题步骤 3.2.2.3.1

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 3.2.3

取方程两边的逆余弦从而提取余弦内的 $x$ 。

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

解题步骤 3.2.4

化简右边。

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解题步骤 3.2.4.1

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

$2 x = \frac{2 π}{3}$

解题步骤 3.2.5

将 $2 x = \frac{2 π}{3}$ 中的每一项除以 $2$ 并化简。

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解题步骤 3.2.5.1

将 $2 x = \frac{2 π}{3}$ 中的每一项都除以 $2$ 。

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.5.2

化简左边。

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解题步骤 3.2.5.2.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.5.2.1.1

约去公因数。

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.5.2.1.2

用 $x$ 除以 $1$ 。

$x = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.5.3

化简右边。

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解题步骤 3.2.5.3.1

将分子乘以分母的倒数。

$x = \frac{2 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.5.3.2

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.5.3.2.1

从 $2 π$ 中分解出因数 $2$ 。

$x = \frac{2 (π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.5.3.2.2

约去公因数。

$x = \frac{2 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.5.3.2.3

重写表达式。

$x = \frac{π}{3}$

解题步骤 3.2.6

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。

$2 x = 2 π - \frac{2 π}{3}$

解题步骤 3.2.7

求解 $x$ 。

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解题步骤 3.2.7.1

化简。

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解题步骤 3.2.7.1.1

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

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

解题步骤 3.2.7.1.2

组合 $2 π$ 和 $\frac{3}{3}$ 。

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

解题步骤 3.2.7.1.3

在公分母上合并分子。

$2 x = \frac{2 π \cdot 3 - 2 π}{3}$

解题步骤 3.2.7.1.4

将 $3$ 乘以 $2$ 。

$2 x = \frac{6 π - 2 π}{3}$

解题步骤 3.2.7.1.5

从 $6 π$ 中减去 $2 π$ 。

$2 x = \frac{4 π}{3}$

解题步骤 3.2.7.2

将 $2 x = \frac{4 π}{3}$ 中的每一项除以 $2$ 并化简。

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解题步骤 3.2.7.2.1

将 $2 x = \frac{4 π}{3}$ 中的每一项都除以 $2$ 。

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.2

化简左边。

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解题步骤 3.2.7.2.2.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.7.2.2.1.1

约去公因数。

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.2.1.2

用 $x$ 除以 $1$ 。

$x = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.3

化简右边。

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解题步骤 3.2.7.2.3.1

将分子乘以分母的倒数。

$x = \frac{4 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.3.2

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.7.2.3.2.1

从 $4 π$ 中分解出因数 $2$ 。

$x = \frac{2 (2 π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.3.2.2

约去公因数。

$x = \frac{2 (2 π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

解题步骤 3.2.7.2.3.2.3

重写表达式。

$x = \frac{2 π}{3}$

解题步骤 3.2.8

求 $\cos (2 x)$ 的周期。

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解题步骤 3.2.8.1

函数的周期可利用 $\frac{2 π}{| b |}$ 进行计算。

$\frac{2 π}{| b |}$

解题步骤 3.2.8.2

使用周期公式中的 $2$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 2 |}$

解题步骤 3.2.8.3

绝对值就是一个数和零之间的距离。 $0$ 和 $2$ 之间的距离为 $2$ 。

$\frac{2 π}{2}$

解题步骤 3.2.8.4

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 3.2.8.4.1

约去公因数。

$\frac{2 π}{2}$

解题步骤 3.2.8.4.2

用 $π$ 除以 $1$ 。

$π$

解题步骤 3.2.9

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

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

解题步骤 4

将 $\cos (2 x) - 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 4.1

将 $\cos (2 x) - 1$ 设为等于 $0$ 。

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

解题步骤 4.2

求解 $x$ 的 $\cos (2 x) - 1 = 0$ 。

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解题步骤 4.2.1

在等式两边都加上 $1$ 。

$\cos (2 x) = 1$

解题步骤 4.2.2

取方程两边的逆余弦从而提取余弦内的 $x$ 。

$2 x = \arccos (1)$

解题步骤 4.2.3

化简右边。

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解题步骤 4.2.3.1

$\arccos (1)$ 的准确值为 $0$ 。

$2 x = 0$

解题步骤 4.2.4

将 $2 x = 0$ 中的每一项除以 $2$ 并化简。

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解题步骤 4.2.4.1

将 $2 x = 0$ 中的每一项都除以 $2$ 。

$\frac{2 x}{2} = \frac{0}{2}$

解题步骤 4.2.4.2

化简左边。

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解题步骤 4.2.4.2.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.4.2.1.1

约去公因数。

$\frac{2 x}{2} = \frac{0}{2}$

解题步骤 4.2.4.2.1.2

用 $x$ 除以 $1$ 。

$x = \frac{0}{2}$

解题步骤 4.2.4.3

化简右边。

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解题步骤 4.2.4.3.1

用 $0$ 除以 $2$ 。

$x = 0$

解题步骤 4.2.5

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。

$2 x = 2 π - 0$

解题步骤 4.2.6

求解 $x$ 。

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解题步骤 4.2.6.1

化简。

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解题步骤 4.2.6.1.1

将 $- 1$ 乘以 $0$ 。

$2 x = 2 π + 0$

解题步骤 4.2.6.1.2

将 $2 π$ 和 $0$ 相加。

$2 x = 2 π$

解题步骤 4.2.6.2

将 $2 x = 2 π$ 中的每一项除以 $2$ 并化简。

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解题步骤 4.2.6.2.1

将 $2 x = 2 π$ 中的每一项都除以 $2$ 。

$\frac{2 x}{2} = \frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.6.2.2

化简左边。

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解题步骤 4.2.6.2.2.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.6.2.2.1.1

约去公因数。

$\frac{2 x}{2} = \frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.6.2.2.1.2

用 $x$ 除以 $1$ 。

$x = \frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.6.2.3

化简右边。

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解题步骤 4.2.6.2.3.1

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.6.2.3.1.1

约去公因数。

$x = \frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.6.2.3.1.2

用 $π$ 除以 $1$ 。

$x = π$

解题步骤 4.2.7

求 $\cos (2 x)$ 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 $2$ 替换 $b$ 。

$\frac{2 π}{| 2 |}$

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 $2$ 之间的距离为 $2$ 。

$\frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.7.4

约去 $2$ 的公因数。

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解题步骤 4.2.7.4.1

约去公因数。

$\frac{2 π}{2}$

解题步骤 4.2.7.4.2

用 $π$ 除以 $1$ 。

$π$

解题步骤 4.2.8

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

$x = π n, π + π n$ ，对于任意整数 $n$

解题步骤 5

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

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

解题步骤 6

合并答案。

$x = \frac{π n}{3}$ ，对于任意整数 $n$

三角学 示例

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