Тема . Тригонометрия

Формулы в тригонометрических уравнениях

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела тригонометрия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#91955

Решите уравнение

-tg-3x-+tgx-
1+ tg3xtgx = tg 4xtg2x

Источники: ДВИ - 2024, вариант 241, задача 4 (pk.math.msu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

В первую очередь давайте запишем ОДЗ. Вообще нам гораздо привычнее работать с синусами и косинусами, нежели с тангенсами, поэтому давайте распишем все имеющиеся здесь тангенсы и попробуем преобразовать уравнение

Подсказка 2

Если воспользоваться формулами синуса суммы и косинуса разности, уравнение примет очень даже приятный вид, и решить его будет уже совсем не трудно!

Показать ответ и решение

Первое решение.

Запишем ОДЗ

                      (|     π
(|| cosx⁄= 0             |||||  x⁄= 2 +πn
||||{ cos2x ⁄= 0            ||||{  x⁄= π + πn
  cos3x ⁄= 0        =⇒        4π  π2n
||||| cos4x ⁄= 0            |||||  x⁄= 6 +-3
|( 1+ tg3xtgx ⁄= 0       |||||     π  πn
                      (  x⁄= 8 +-4 , n∈ ℤ

Преобразуем левую часть. Домножим и числитель, и знаменатель на cos3x cosx:

         (sin3x  sinx)
cos3xcosx⋅(cos3sxin +3xcsosinxx)-= sin3xcosx-+sin-xcos3x-= sin(3x+-x)= sin-4x
cos3xcosx⋅1+ cos3xcosx    cos3xcosx+sin3xsinx   cos(3x− x)  cos2x

Тогда получаем следующее

-tg-3x-+tgx-                sin4x
1+ tg3xtg x = tg 4x tg2x ⇐⇒   cos2x − tg4xtg2x= 0

sin-4x-  sin4xsin2x-          sin4x(   -sin2x)
cos2x − cos4xcos2x = 0  =⇒   cos2x 1 −cos4x = 0

sin 4x(cos4x− sin2x)
----cos2xcos4x----= 0

Тогда получаем, что

                         [
sin4x(cos4x− sin2x)=0  =⇒     sin4x= 0
                           cos4x− sin2x= 0

⌊    πl
| x= -4 , l∈ ℤ
⌈       2
  1− 2sin 2x− sin2x= 0

Решим последнее уравнение:

                  2
t= sin2x, =⇒   1− 2t− t= 0

⌊ t= −1  =⇒   sin2x= −1
|⌈
  t= 1  =⇒   sin2x= 1
     2             2

Тогда получаем следующую серию

⌊ x= πl
||    4
||| x= 3π+ πl
||    4
||| x= π-+ πl
|⌈    152π
  x= 12 + πl, l∈ℤ

Объединяя серии и объединяя с ОДЗ, получаем ответ.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Второе решение.

По формуле тангенса суммы

tg4x= tg(3x+ x) =-tg3x+tgx-
               1 − tg3xtgx

Сначала запишем ОДЗ:

(
||| 1+ tg 3x tgx ⁄=0
|||{ cos4x ⁄=0
| cos2x ⁄=0
||||| cosx ⁄= 0
( cos3x ⁄=0

По формуле тангенса разности

tg2x= tg(3x− x) =-tg3x− tgx
               1 +tg3xtgx

Подставим все, что получили в исходное уравнение, получится следующее:

-tg3x-+tgx-= -tg3x+-tgx-tg3x−-tgx--
1+ tg3xtgx   1− tg3xtgx 1+tg3xtgx

Видно, что можно будет кое-что сократить. Но сначала нужно проверить случай, когда tg3x+tgx =0.  Решения этого уравнения нам подходят, если они удовлетворяют ОДЗ. Это уравнение эквивалентно уравнению tg3x =tg(− x).  А это равенство может выполняться только если аргументы тангенсов отличаются на число, кратное π.  То есть 3x= −x +πt,t∈ ℤ.  Таким образом,     π
x = 4t.  После пересечения решений этого равенства с ОДЗ получим x= πt1.  Это нетрудно получить подстановкой во все условия, если записать t  в виде t= n1+ 4πt1,  где t1 ∈ℤ  и n1 ∈{0,1,2,3}.

Перейдем к случаю tg3x +tgx⁄= 0.  В этом случае с учетом ОДЗ после сокращений получим уравнение:

-tg3x-− tgx
1 − tg3xtgx = 1

Теперь необходимо дополнительно учесть, что 1− tg3xtgx ⁄=0.  Это условие проверим подстановкой после того, как решим уравнение.

Итак, после умножения на знаменатель уравнение примет вид:

tg 3x − tgx= 1− tg 3x tgx

Перенесем все в левую часть и разложим на множители

(1+tgx)(1− tg3x) =0

Тогда tgx = −1  или tg3x =1.  Таким образом,    3π
x= 4 + πk  или     π- π
x = 12 + 3n,  n,k ∈ℤ.

   3π
x= 4 + πk  не подходит по ОДЗ, поскольку     3π-
cos(24 +πk)= 0.

   π-  π
x= 12 + 3n  тоже можно проверить, представив n  в виде n =d+ 3l,  где l∈ ℤ  и d= 0,1,2.  Тогда получится, что при d =2  этот корень не подходит по ОДЗ, поэтому в этом случае ответ таков:    -π
x= 12 + πl  или     5π-
x = 12 +πl,l∈ℤ.

Ответ:

 πl, π-+ πl,5π+ πl,l∈ ℤ
   12     12

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!