Тригонометрический кейс: требуется решить уравнение sin(2x) = 2 sin x для x в реальных числах. Разберите способы преобразования и укажите, где возможны потерянные корни при делении на тригонометрические функции
Решение. 1) Преобразование с тождеством: Используем sin(2x)=2sinxcosx\sin(2x)=2\sin x\cos xsin(2x)=2sinxcosx. Тогда 2sinxcosx=2sinx ⇒ 2sinx(cosx−1)=0.
2\sin x\cos x=2\sin x \;\Rightarrow\; 2\sin x(\cos x-1)=0. 2sinxcosx=2sinx⇒2sinx(cosx−1)=0.
Отсюда либо sinx=0\sin x=0sinx=0, либо cosx=1\cos x=1cosx=1. sinx=0\sin x=0sinx=0 даёт x=πk, k∈Zx=\pi k,\;k\in\mathbb Zx=πk,k∈Z. cosx=1\cos x=1cosx=1 даёт x=2πk, k∈Zx=2\pi k,\;k\in\mathbb Zx=2πk,k∈Z, но эти значения уже содержатся в x=πkx=\pi kx=πk. Итого общее решение: x=πk, k∈Zx=\pi k,\;k\in\mathbb Zx=πk,k∈Z. 2) Метод деления (с оговоркой): Если поделить исходное уравнение на 2sinx2\sin x2sinx, получим при sinx≠0\sin x\neq0sinx=0: cosx=1 ⇒ x=2πk.
\cos x=1 \;\Rightarrow\; x=2\pi k. cosx=1⇒x=2πk.
При делении мы потеряли случаи sinx=0\sin x=0sinx=0, поэтому их нужно рассмотреть отдельно (x=πkx=\pi kx=πk). После добавления этих решений получаем тот же результат x=πkx=\pi kx=πk. Где возможны потерянные корни: при делении на sinx\sin xsinx теряются все корни, для которых sinx=0\sin x=0sinx=0 (то есть x=πkx=\pi kx=πk).
1) Преобразование с тождеством:
Используем sin(2x)=2sinxcosx\sin(2x)=2\sin x\cos xsin(2x)=2sinxcosx. Тогда
2sinxcosx=2sinx ⇒ 2sinx(cosx−1)=0. 2\sin x\cos x=2\sin x \;\Rightarrow\; 2\sin x(\cos x-1)=0.
2sinxcosx=2sinx⇒2sinx(cosx−1)=0. Отсюда либо sinx=0\sin x=0sinx=0, либо cosx=1\cos x=1cosx=1.
sinx=0\sin x=0sinx=0 даёт x=πk, k∈Zx=\pi k,\;k\in\mathbb Zx=πk,k∈Z.
cosx=1\cos x=1cosx=1 даёт x=2πk, k∈Zx=2\pi k,\;k\in\mathbb Zx=2πk,k∈Z, но эти значения уже содержатся в x=πkx=\pi kx=πk.
Итого общее решение: x=πk, k∈Zx=\pi k,\;k\in\mathbb Zx=πk,k∈Z.
2) Метод деления (с оговоркой):
Если поделить исходное уравнение на 2sinx2\sin x2sinx, получим при sinx≠0\sin x\neq0sinx=0:
cosx=1 ⇒ x=2πk. \cos x=1 \;\Rightarrow\; x=2\pi k.
cosx=1⇒x=2πk. При делении мы потеряли случаи sinx=0\sin x=0sinx=0, поэтому их нужно рассмотреть отдельно (x=πkx=\pi kx=πk). После добавления этих решений получаем тот же результат x=πkx=\pi kx=πk.
Где возможны потерянные корни: при делении на sinx\sin xsinx теряются все корни, для которых sinx=0\sin x=0sinx=0 (то есть x=πkx=\pi kx=πk).