Кейс по тригонометрии: нужно решить уравнение sin(2x) = 2 sin x в общем виде. Какие подводные камни связаны с доменом и периодичностью функций, и как гарантировать, что решения перечислены полностью и без избыточности

24 Окт в 14:30
6 +2
0
Ответы
1
Решение (коротко):
Используем тождество sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x \sin(2x)=2\sin x\cos xsin(2x)=2sinxcosx. Тогда
2sin⁡xcos⁡x=2sin⁡x ⟹ 2sin⁡x(cos⁡x−1)=0. 2\sin x\cos x = 2\sin x \;\Longrightarrow\; 2\sin x(\cos x-1)=0.
2sinxcosx=2sinx2sinx(cosx1)=0.
Отсюда либо sin⁡x=0 \sin x=0sinx=0, либо cos⁡x=1 \cos x=1cosx=1. Решения:
sin⁡x=0⇒x=kπ, k∈Z;cos⁡x=1⇒x=2πn, n∈Z. \sin x=0 \Rightarrow x=k\pi,\; k\in\mathbb{Z};
\qquad
\cos x=1 \Rightarrow x=2\pi n,\; n\in\mathbb{Z}.
sinx=0x=,kZ;cosx=1x=2πn,nZ.
Так как x=2πnx=2\pi nx=2πn — частный случай x=kπx=k\pix= (при чётных kkk), окончательно
x=kπ, k∈Z. x=k\pi,\; k\in\mathbb{Z}.
x=,kZ.

Подводные камни и как их избежать:
- Домена ограничений нет: обе функции заданы на R\mathbb{R}R.
- Нельзя делить уравнение на sin⁡x\sin xsinx, не проверив случай sin⁡x=0\sin x=0sinx=0 — при делении теряются решения sin⁡x=0 \sin x=0sinx=0.
- Периодичность: sin⁡(2x) \sin(2x)sin(2x) имеет период π\piπ, sin⁡x \sin xsinx2π2\pi2π; уравнение как равенство двух периодических функций имеет период lcm(π,2π)=2π \mathrm{lcm}(\pi,2\pi)=2\pilcm(π,2π)=2π, но множество решений может иметь меньший период (здесь период решений π\piπ). Чтобы избежать избыточности, давайте одно-параметрическое описание: x=kπ, k∈Zx=k\pi,\ k\in\mathbb{Z}x=, kZ (или эквивалентно x≡0,π(mod2π)x\equiv 0,\pi\pmod{2\pi}x0,π(mod2π)).
24 Окт в 15:39
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир