Приветствую! С решением тригонометрического уравнения возникли трудности..
Само уравнение:
sin^4x + cos^4x=- frac{25}{8} + frac{1}{sin^22x}
Попробовал оставить в правой части только косинусы по основному тригонометрическому, в левой по двойному углу тоже оставить только синусы, получилась какая то ерунда..
Что-то мне подсказывает, что нужно оставить только косинусы.. Но вот переносить единичку али нет. Помогите, пожалуйста, разобраться!)
Заранее благодарствую!

Преобразуем левую часть:
 sin^{4} x +  cos^{4} x =  ( sin^{2}x) ^{2}   +   (cos^{2}x) ^{2} =  ( sin^{2}x +  cos^{2}x)  ^{2} -   2 sin^{2} x cos^{2} x = 1 - 2 sin^{2} x cos^{2} x

Далее:
1 -  frac{1}{2} * 4 sin^{2} x cos^{2}x = 1 -  frac{1}{2}  sin^{2} 2x
Таким образом, получаем уравнение:
1 -  frac{1}{2}  sin^{2}2x =  -frac{25}{8}  +  frac{1}{ sin^{2}2x }
Теперь понятно, что можно ввести замену t =  sin^{2}2x и продолжать решение уже дробно-рационального уравнения.

Советую запомнить приём, который я здесь употребил. Он состоит вот в чём.
Мы помним формулу сокращённого умножения:
 (x+y)^{2} =  x^{2} + 2xy +  y^{2}
Отсюда я могу легко выразить сумму квадратов:
 x^{2} +  y^{2} =  (x+y)^{2} - 2xy
Думаю, Вы уже догадались, что в нашем уравнении сыграло роль x, а что y.
Этот приём встречается очень часто в самых неожиданных ситуациях, так что рекомендую запомнить его.
Уравнение можно было решить и по формулам понижения степени(правда, это значительно было бы сложнее). Но в целом, можно рассмотреть и такой вариант, но я показал проще.

Делаем замену:
t =  sin^{2} 2x, 0  leq t  leq 1
После замены получаем:
1 -  frac{t}{2} = - frac{25}{8}  +  frac{1}{t}
Умножаем обе части уравнения на 8t(с дробями работать крайне неудобно, да и t в знаменателе нам ни к чему - просто запомним, что он должен быть отличным от 0, а потом проверим это):
8t - 4 t^{2} + 25t - 8 = 0
4 t^{2} - 33t + 8 = 0
Решаем квадратное уравнение(кстати, t уже отличен от 0. В этом можно убедиться прямой подстановкой)
D =  33^{2} - 4 * 4 * 8 =  961   
 t_{1} =  frac{33 - 31}{8} =  frac{1}{4};  t_{2} =  frac{33 + 31}{8} = 8  textgreater   1 - этот корень не удовлетворяет нашему уравнению.
Следовательно, возвращаясь к переменной x, получаем простейшее уравнение:
 sin^{2} 2x =  frac{1}{4}    frac{1 - cos 4x}{2} =  frac{1}{4}
Отсюда
cos 4x =  frac{1}{2}   4x = +- frac{ pi }{3} + 2 pi n  x = +- frac{ pi }{12} +  frac{ pi n}{2}
Это и есть ответ. Напомню, что при решении простейшего уравнения я использовал формулу понижения степени, а в конечном результате n - целое число.

Оцени ответ
Подпишись на наш канал в телеграм. Там мы даём ещё больше полезной информации для школьников!

Загрузить картинку