题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions based entirely on calculator technology are not acceptable.
(i) Solve, for −2π<x<π, the equation
5sin(3x+0.1)+2=0
giving your answers, in radians, to 2 decimal places.
(4)
(ii) Solve, for 0<θ<360∘, the equation
2tanθsinθ=5+cosθ
giving your answers, in degrees, to one decimal place.
(5)
题目中文翻译
本题必须展示全部计算步骤。完全依赖计算器技术的解答不予接受。
(i) 在 −π/2<x<π 范围内解方程
5sin(3x+0.1)+2=0,
答案用弧度表示,保留两位小数。(4 分)
(ii) 在 0<θ<360∘ 范围内解方程
2tanθsinθ=5+cosθ,
答案用度表示,保留一位小数。(5 分)
解答
(i)
解法一
思路
展开
先化简为 sin(3x+0.1)=−0.4。设 y=3x+0.1,题目范围 −π/2<x<π 对应
−23π+0.1<y<3π+0.1.
设主值 α=arcsin(−0.4)。所有角来自 y=α+2kπ 或 y=π−α+2kπ,其中 k 为整数。只保留上述区间内的四个角,再代入 x=(y−0.1)/3。计算时保留未舍入的 α,最后才把 x 舍入到两位小数。
答题过程
展开
5sin(3x+0.1)+2=sin(3x+0.1)=0−0.4.
Let y=3x+0.1. Since −π/2<x<π,
−23π+0.1<y<3π+0.1,
or approximately −4.61239<y<9.52478.
Let α=arcsin(−0.4)=−0.411516846…. In this interval, the solutions are
y=−π−α,α,π−α,2π+α.
Their approximate values are
y≈−2.73008,−0.41152,3.55311,5.87167.
Using the unrounded angles in x=(y−0.1)/3 gives
x≈−0.943358603,−0.170505615,1.151036500,1.923889487.
Therefore, to 2 decimal places, the solutions in radians are
x=−0.94,−0.17,1.15,1.92.
(ii)
解法一
思路
展开
1. 改写正切函数:利用关系式 tanθ=cosθsinθ。
2(cosθsinθ)sinθ=cosθ2sin2θ=5+cosθ5+cosθ.
2. 去分母与统一三角函数:
方程两边同乘以 cosθ(需注意 cosθ=0):
2sin2θ=5cosθ+cos2θ
利用 sin2θ=1−cos2θ 将正弦转换为余弦:
2(1−cos2θ)=3cos2θ+5cosθ−2=5cosθ+cos2θ0.
3. 因式分解求解:
将二次三项式因式分解为 (3cosθ−1)(cosθ+2)=0。
由于余弦值的范围为 [−1,1],所以 cosθ=−2 无解。
故 cosθ=31。
4. 求 θ 的解:
在范围 0<θ<360∘ 内,余弦值为正,有两个解:第一象限角和第四象限角。
答题过程
展开
Using tanθ=cosθsinθ:
2tanθsinθ=2(cosθsinθ)sinθ=cosθ2sin2θ=5+cosθ5+cosθ5+cosθ.
Multiply by cosθ:
2sin2θ=5cosθ+cos2θ.
Use the identity sin2θ=1−cos2θ:
2(1−cos2θ)=2−2cos2θ=3cos2θ+5cosθ−2=(3cosθ−1)(cosθ+2)=5cosθ+cos2θ5cosθ+cos2θ00.
Since −1≤cosθ≤1, cosθ=−2 has no real solutions.
Thus, we have:
3cosθ−1=cosθ=031.
For 0<θ<360∘:
θ=≈≈arccos(31)70.5288∘70.5∘,
and the other solution is:
θ=≈≈360∘−70.5288∘289.4712∘289.5∘.
Therefore, the solutions are:
θ=70.5∘,289.5∘(to 1 d.p.).