112В. а) Решите уравнение  \(2\sin 2x — \sqrt 2 \cos x = \sqrt 2 \sin x\);

б) Найдите все корни принадлежащие промежутку  \(\left[ { — \,\frac{{5\pi }}{2};\,\, — \pi } \right].\)

Ответ

ОТВЕТ:  а) \(\frac{\pi }{4} + \frac{{2\pi k}}{3};\,\;\;k \in Z;\)

б) \( — \frac{{29\pi }}{{12}};\,\,\,\, — \frac{{7\pi }}{4};\,\,\,\, — \frac{{13\pi }}{{12}}.\)

Решение

а)

\(2\sin 2x — \sqrt 2 \cos x = \sqrt 2 \sin x\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\sin 2x — \frac{{\sqrt 2 }}{2}\cos x = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\sin x\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\sin 2x = \cos \frac{\pi }{4}\sin x + \sin \frac{\pi }{4}\cos x.\)

Воспользуемся формулой синуса суммы:

 \(\sin \left( {\alpha  + \beta } \right) = \sin \alpha \cos \beta  + \cos \alpha \sin \beta .\)

Тогда уравнение примет вид:

\(\sin 2x = \sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right)\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\sin 2x — \sin \left( {x + \frac{\pi }{4}} \right) = 0.\)

Воспользуемся формулой разности синусов: \(\sin \alpha  — \sin \beta  = 2\sin \frac{{\alpha  — \beta }}{2}\cos \frac{{\alpha  + \beta }}{2}.\) Тогда уравнение примет вид:

\(2\sin \frac{{x — \frac{\pi }{4}}}{2}\cos \frac{{3x + \frac{\pi }{4}}}{2} = 0\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\sin \frac{{x — \frac{\pi }{4}}}{2} = 0,\;\,}\\{\cos \frac{{3x + \frac{\pi }{4}}}{2} = 0}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{x — \frac{\pi }{4}}}{2} = \pi k,\;\;\;\;\,\;\;\,}\\{\frac{{3x + \frac{\pi }{4}}}{2} = \frac{\pi }{2} + \pi k}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{\pi }{4} + 2\pi k,\;\;\,}\\{3x = \frac{{3\pi }}{4} + 2\pi k}\end{array}} \right.\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;\;\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{\pi }{4} + 2\pi k,\,\;\;}\\{x = \frac{\pi }{4} + \frac{{2\pi k}}{3},\;\,}\end{array}} \right.\;\;\;\;k \in Z\;\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\;x = \frac{\pi }{4} + \frac{{2\pi k}}{3},\;\;\;\;k \in Z.\)

б) Отберём корни, принадлежащие отрезку \(\left[ { — \frac{{5\pi }}{2}; — \pi } \right],\) с помощью двойного неравенства, учитывая, что \(k \in Z\):

\( — \frac{{5\pi }}{2} \le \frac{\pi }{4} + \frac{{2\pi k}}{3} \le  — \pi \;\;\; \Leftrightarrow \;\;\;\; — \frac{{11\pi }}{4} \le \frac{{2\pi k}}{3} \le  — \frac{{5\pi }}{4}\;\;\; \Leftrightarrow \;\;\; — \frac{{33}}{8} \le k \le  — \frac{{15}}{8}\;\;\;\; \Leftrightarrow \)

\( \Leftrightarrow \;\;\;\;k =  — 4,\;\;\;\;k =  — 3,\;\;\;\;k =  — 2.\)

При  \(k =  — 4,\)  \(x = \frac{\pi }{4} — \frac{{8\pi }}{3} =  — \frac{{29\pi }}{{12}}.\)

При  \(k =  — 3,\)  \(x = \frac{\pi }{4} — 2\pi  =  — \frac{{7\pi }}{4}.\)

При  \(k =  — 2,\)  \(x = \frac{\pi }{4} — \frac{{4\pi }}{3} =  — \frac{{13\pi }}{{12}}.\)

Следовательно, заданному промежутку принадлежат корни:  \(x =  — \frac{{29\pi }}{{12}};\;\;\;x =  — \frac{{7\pi }}{4};\;\;\;x =  — \frac{{13\pi }}{{12}}.\)

Ответ:  а)  \(\frac{\pi }{4} + \frac{{2\pi k}}{3},\;\;\;\;k\, \in \,Z;\)

             б)  \( — \frac{{29\pi }}{{12}};\;\;\; — \frac{{7\pi }}{4};\;\;\; — \frac{{13\pi }}{{12}}.\)