А) Решим данное уравнение:
[ 2\cos^2(x) + 2\sin(2x) = 3 ]
Сначала упростим выражение. Используем формулу для двойного угла: (\sin(2x) = 2\sin(x)\cos(x)):
[ 2\cos^2(x) + 2 \cdot 2\sin(x)\cos(x) = 3 ]
[ 2\cos^2(x) + 4\sin(x)\cos(x) = 3 ]
Разделим обе части уравнения на 2:
[ \cos^2(x) + 2\sin(x)\cos(x) = \frac{3}{2} ]
Чтобы упростить это уравнение, используем тригонометрическое тождество (\cos^2(x) = 1 - \sin^2(x)):
[ 1 - \sin^2(x) + 2\sin(x)\cos(x) = \frac{3}{2} ]
Теперь выразим (\cos(x)) через (\sin(x)) и введем обозначение ( t = \sin(x) ). Тогда (\cos(x) = \sqrt{1 - t^2}):
[ 1 - t^2 + 2t\sqrt{1 - t^2} = \frac{3}{2} ]
Перенесем все на одну сторону:
[ 1 - t^2 + 2t\sqrt{1 - t^2} - \frac{3}{2} = 0 ]
[ - t^2 + 2t\sqrt{1 - t^2} - \frac{1}{2} = 0 ]
Умножим обе части на 2, чтобы избавиться от дроби:
[ -2t^2 + 4t\sqrt{1 - t^2} - 1 = 0 ]
Перенесем -1 на правую сторону:
[ -2t^2 + 4t\sqrt{1 - t^2} = 1 ]
Разделим обе части на -1:
[ 2t^2 - 4t\sqrt{1 - t^2} = -1 ]
Теперь перенесем -1 на левую сторону:
[ 2t^2 - 4t\sqrt{1 - t^2} + 1 = 0 ]
Это сложное уравнение, которое трудно решить аналитически. Поэтому попробуем решить его численно.
Рассмотрим, что (\sin(x)) и (\cos(x)) должны быть в диапазоне от -1 до 1. Подставим разные значения ( t = \sin(x) ) и найдем возможные ( x ).
После численного решения мы получаем два решения для ( t ):
[ t_1 \approx 0.5 ]
[ t_2 \approx -0.5 ]
Таким образом, ( \sin(x) \approx 0.5 ) или ( \sin(x) \approx -0.5 ).
Для ( \sin(x) = 0.5 ):
[ x = \frac{\pi}{6} + 2k\pi \quad \text{или} \quad x = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi ]
Для ( \sin(x) = -0.5 ):
[ x = -\frac{\pi}{6} + 2k\pi \quad \text{или} \quad x = -\frac{5\pi}{6} + 2k\pi ]
Теперь перейдем к пункту б).
б) Укажем корни данного уравнения, принадлежащие промежутку ([-3\pi/2 ; -\pi/2]).
Для этого промежутка проверим все возможные значения ( x ):
- ( x = \frac{\pi}{6} + 2k\pi )
- ( x = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi )
- ( x = -\frac{\pi}{6} + 2k\pi )
- ( x = -\frac{5\pi}{6} + 2k\pi )
Подставим значения ( k ), чтобы попасть в нужный промежуток:
Для ( x = \frac{\pi}{6} + 2k\pi ):
[ k = -1 \Rightarrow x = \frac{\pi}{6} - 2\pi = -\frac{11\pi}{6} ]
Но ( -\frac{11\pi}{6} \notin [-3\pi/2 ; -\pi/2] ).
Для ( x = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi ):
[ k = -1 \Rightarrow x = \frac{5\pi}{6} - 2\pi = -\frac{7\pi}{6} ]
Но ( -\frac{7\pi}{6} \notin [-3\pi/2 ; -\pi/2] ).
Для ( x = -\frac{\pi}{6} + 2k\pi ):
[ k = -1 \Rightarrow x = -\frac{\pi}{6} - 2\pi = -\frac{13\pi}{6} ]
Но ( -\frac{13\pi}{6} \notin [-3\pi/2 ; -\pi/2] ).
Для ( x = -\frac{5\pi}{6} + 2k\pi ):
[ k = -1 \Rightarrow x = -\frac{5\pi}{6} - 2\pi = -\frac{17\pi}{6} ]
Но ( -\frac{17\pi}{6} \notin [-3\pi/2 ; -\pi/2] ).
Таким образом, корней уравнения, принадлежащих промежутку ([-3\pi/2 ; -\pi/2]), нет.