题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.
Solve the equation
2sinh2x+3coshx=7
Give your answers as simplified natural logarithms.
(6)
题目中文翻译
在本题中,你必须写出所有解题步骤。
完全依赖计算器技术求解是不可以的。
求方程
2sinh2x+3coshx=7
的解,并将答案写成最简自然对数形式。
解答
解法一
思路
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先用恒等式 sinh2x=cosh2x−1,把原方程化成关于 coshx 的二次方程。舍去不可能的负值后,再用指数定义把 coshx=23 化成关于 ex 的二次方程。
答题过程
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Using sinh2x=cosh2x−1,
2(cosh2x−1)+3coshx=2cosh2x+3coshx−9=(2coshx−3)(coshx+3)=7,0,0.
Thus
coshx=23orcoshx=−3.
For real x, coshx⩾1, so coshx=−3 is rejected. Using the exponential definition,
2ex+e−x=23.
Let u=ex, where u>0. Then
u+u1=u2−3u+1=u=3,0,23±5.
Both values of u are positive. Therefore,
x=orx=ln(23+5),ln(23−5).
解法二
思路
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官方替代路线把 sinhx、coshx 都直接写成指数形式。令 u=ex>0 后会得到一个可分解为两个二次式的四次方程;最后必须利用 u>0 排除负根。
答题过程
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Let u=ex, so u>0. Then
sinhx=2u−u−1andcoshx=2u+u−1.
Substituting into the equation gives
2(2u−u−1)2+3(2u+u−1)=7.
Multiplying by 2u2,
(u2−1)2+3u(u2+1)=u4+3u3−16u2+3u+1=(u2+6u+1)(u2−3u+1)=14u2,0,0.
The first factor gives
u=−3±22,
and both values are negative, so they are invalid. The second factor gives
u=23±5,
with both values positive. Hence
x=orx=ln(23+5),ln(23−5).