Для решения уравнения ( \cos(2x) + 5\sin(x) + 2 = 0 ) воспользуемся тригонометрическими тождествами и методами алгебры.
Шаг 1: Используем тригонометрическое тождество
Тригонометрическое тождество для косинуса двойного угла выражается как:
[
\cos(2x) = 1 - 2\sin^2(x)
]
Подставим это в уравнение:
[
1 - 2\sin^2(x) + 5\sin(x) + 2 = 0
]
Шаг 2: Приведем к квадратному уравнению
Объединим все в одно уравнение:
[
-2\sin^2(x) + 5\sin(x) + 3 = 0
]
Домножим уравнение на (-1) для удобства:
[
2\sin^2(x) - 5\sin(x) - 3 = 0
]
Шаг 3: Решаем квадратное уравнение
Обозначим ( y = \sin(x) ). Тогда уравнение принимает вид:
[
2y^2 - 5y - 3 = 0
]
Решим это квадратное уравнение, используя формулу для корней квадратного уравнения ( ax^2 + bx + c = 0 ):
[
y = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
]
где ( a = 2 ), ( b = -5 ), ( c = -3 ). Подставим эти значения:
[
y = \frac{5 \pm \sqrt{(-5)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-3)}}{2 \cdot 2}
]
[
y = \frac{5 \pm \sqrt{25 + 24}}{4}
]
[
y = \frac{5 \pm \sqrt{49}}{4}
]
[
y = \frac{5 \pm 7}{4}
]
Получаем два решения для ( y ):
- ( y_1 = \frac{5 + 7}{4} = 3 )
- ( y_2 = \frac{5 - 7}{4} = -\frac{1}{2} )
Шаг 4: Проверяем допустимость значений
Так как ( y = \sin(x) ), то допустимые значения ( y ) находятся в интервале ([-1, 1]). Следовательно, ( y_1 = 3 ) не подходит, так как выходит за пределы этого интервала.
Шаг 5: Решаем для допустимых значений
Для ( y_2 = -\frac{1}{2} ), решаем уравнение ( \sin(x) = -\frac{1}{2} ).
Синус равен (-\frac{1}{2}) в точках:
[
x = -\frac{\pi}{6} + 2\pi n \quad \text{или} \quad x = -\frac{5\pi}{6} + 2\pi n
]
где ( n ) — целое число.
Итог
Решение уравнения ( \cos(2x) + 5\sin(x) + 2 = 0 ) имеет вид:
[
x = -\frac{\pi}{6} + 2\pi n \quad \text{и} \quad x = -\frac{5\pi}{6} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}
]