Рассмотрим уравнение:
[
6\cos^2x - 5\cos x - 4 = 0
]
Это квадратное уравнение относительно (\cos x). Чтобы решить его, введём замену: (\cos x = t). Тогда уравнение примет вид:
[
6t^2 - 5t - 4 = 0
]
Теперь решим это квадратное уравнение относительно (t) с помощью дискриминанта.
1. Найдём дискриминант
Дискриминант квадратного уравнения имеет вид:
[
D = b^2 - 4ac
]
Здесь:
- (a = 6),
- (b = -5),
- (c = -4).
Подставляем:
[
D = (-5)^2 - 4 \cdot 6 \cdot (-4) = 25 + 96 = 121
]
Дискриминант (D = 121 > 0), а значит, уравнение имеет два корня.
2. Найдём корни уравнения
Формула корней квадратного уравнения:
[
t_{1, 2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}
]
Подставляем значения (a), (b), и (D):
[
t_{1, 2} = \frac{-(-5) \pm \sqrt{121}}{2 \cdot 6} = \frac{5 \pm 11}{12}
]
Первый корень:
[
t_1 = \frac{5 + 11}{12} = \frac{16}{12} = \frac{4}{3}
]
Второй корень:
[
t_2 = \frac{5 - 11}{12} = \frac{-6}{12} = -\frac{1}{2}
]
3. Проверяем область определения
Так как (\cos x) может принимать значения только в диапазоне ([-1; 1]), то (t = \cos x) тоже должно быть в этом диапазоне. Рассмотрим оба корня:
- (t_1 = \frac{4}{3}) — не подходит, так как (\frac{4}{3} > 1).
- (t_2 = -\frac{1}{2}) — подходит, так как (-1 \leq -\frac{1}{2} \leq 1).
Таким образом, остаётся только (t_2 = -\frac{1}{2}).
4. Возвращаемся к тригонометрическому уравнению
Мы вернулись к уравнению:
[
\cos x = -\frac{1}{2}
]
Теперь вспомним, что (\cos x = -\frac{1}{2}) на тригонометрической окружности. Косинус отрицателен во II и III четвертях. Угол, для которого (\cos x = \frac{1}{2}), равен ( \frac{\pi}{3} ). С учётом отрицательного значения косинуса, получаем:
[
x = \pi - \frac{\pi}{3} = \frac{2\pi}{3} \quad (\text{II четверть}),
]
[
x = \pi + \frac{\pi}{3} = \frac{4\pi}{3} \quad (\text{III четверть}).
]
5. Общее решение
Учитывая периодичность косинуса ((2\pi)), общее решение уравнения:
[
x = \frac{2\pi}{3} + 2\pi n \quad \text{или} \quad x = \frac{4\pi}{3} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}.
]
Ответ:
Общее решение уравнения:
[
x = \frac{2\pi}{3} + 2\pi n \quad \text{или} \quad x = \frac{4\pi}{3} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}.
]