Для решения уравнения (3\cos 2x - 5\sin x + 1 = 0), нужно сначала упростить его, используя тригонометрические тождества.
Шаг 1: Упростим уравнение
Мы знаем, что (\cos 2x = 1 - 2\sin^2 x). Подставим это в уравнение:
[
3(1 - 2\sin^2 x) - 5\sin x + 1 = 0
]
Упростим:
[
3 - 6\sin^2 x - 5\sin x + 1 = 0
]
[
-6\sin^2 x - 5\sin x + 4 = 0
]
Чтобы решить это уравнение, введём замену: ( t = \sin x ). Тогда уравнение становится квадратным:
[
-6t^2 - 5t + 4 = 0
]
Шаг 2: Решим квадратное уравнение
Для решения квадратного уравнения используем формулу корней:
[
t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
]
Где (a = -6), (b = -5), (c = 4). Подставляя значения, получаем:
[
t = \frac{-(-5) \pm \sqrt{(-5)^2 - 4 \cdot (-6) \cdot 4}}{2 \cdot (-6)}
]
[
t = \frac{5 \pm \sqrt{25 + 96}}{-12}
]
[
t = \frac{5 \pm \sqrt{121}}{-12}
]
[
t = \frac{5 \pm 11}{-12}
]
Получаем два корня:
- (t_1 = \frac{5 + 11}{-12} = -\frac{16}{12} = -\frac{4}{3}) (не подходит, так как (|\sin x| \leq 1))
- (t_2 = \frac{5 - 11}{-12} = \frac{-6}{-12} = \frac{1}{2})
Таким образом, (\sin x = \frac{1}{2}).
Шаг 3: Найдем (x)
(\sin x = \frac{1}{2}) соответствует углам (x = \frac{\pi}{6} + 2\pi k) и (x = \frac{5\pi}{6} + 2\pi k), где (k) — целое число.
Шаг 4: Отбор корней на отрезке ([\pi, \frac{5\pi}{2}])
Для (x = \frac{\pi}{6} + 2\pi k):
- При (k = 1), (x = \frac{\pi}{6} + 2\pi \cdot 1 = \frac{\pi}{6} + \frac{12\pi}{6} = \frac{13\pi}{6})
- При (k = 2), (x = \frac{\pi}{6} + 2\pi \cdot 2 = \frac{\pi}{6} + \frac{24\pi}{6} = \frac{25\pi}{6}) (не подходит, так как больше ( \frac{5\pi}{2} ))
Для (x = \frac{5\pi}{6} + 2\pi k):
- При (k = 0), (x = \frac{5\pi}{6}) (не попадает в отрезок ([\pi, \frac{5\pi}{2}]))
- При (k = 1), (x = \frac{5\pi}{6} + 2\pi \cdot 1 = \frac{5\pi}{6} + \frac{12\pi}{6} = \frac{17\pi}{6})
Итак, на отрезке ([\pi, \frac{5\pi}{2}]) решением являются (x = \frac{13\pi}{6}) и (x = \frac{17\pi}{6}).