2.Leidke funktsiooni f(x)=2sin2x−cosx−2 nullkohad lõigul [0;2π].
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2019, ülesanne 10
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
xy
Valemikaart: taandamisvalemid
sin(90∘−α)=cosα,cos(90∘−α)=sinα
sin(90∘+α)=cosα,cos(90∘+α)=−sinα
sin(180∘−α)=sinα,cos(180∘−α)=−cosα
sin(180∘+α)=−sinα,cos(180∘+α)=−cosα
tan(180∘−α)=−tanα,tan(180∘+α)=tanα
sin(α+n⋅360∘)=sinα,cos(α+n⋅360∘)=cosα,n∈Z
Valemikaart: kahekordse nurga valemid
sin2α=2sinα⋅cosα
cos2α=cos2α−sin2α
tan2α=1−tan2α2tanα
Valemikaart: trigonomeetria põhiseosed
sin2α+cos2α=1
tanα=cosαsinα
sin(−α)=−sinα,cos(−α)=cosα,tan(−α)=−tanα
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Esimeses osas kasuta taandamisvalemeid ja kahekordse nurga siinust. Teises osas asenda sin2x=1−cos2x, siis jääb alles ainult cosx.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Kasuta taandamisvalemeid
Esimeses küsimuses tuleb avaldis lihtsustada. Kõigepealt asendame nurkade 90∘−α ja 360∘−α funktsioonid.
Taandamisvalem täiendusnurga siinuse jaoks.
sin(90∘−α)=cosα
Täispöörde võib ära jätta ja koosinus on paarisfunktsioon.
cos(360∘−α)=cos(−α)=cosα
Valemikaardilt cos(α+n⋅360∘)=cosα, seega cos(360∘−α)=cos(−α). Põhiseoste järgi cos(−α)=cosα.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Lihtsusta avaldis
Nimetajas oleva sin2α kirjutame kahekordse nurga valemiga.
Kahekordse nurga siinus.
sin2α=2sinα⋅cosα
Asendame kõik kolm osa avaldisse.
2sinαcosαsin2α⋅cosα⋅cosα2
Korrutame murrud ühe murrujoone peale.
2sinαcosαsin2α⋅cosα⋅cosα2=2sinαcos2α2sin2αcosα
Taandame tegurid 2, sinα ja cosα.
2sinαcos2α2sin2αcosα=cosαsinα=tanα
Taandada saab ainult nullist erinevate teguritega. Algne avaldis on määratud, kui sin2α=0 ja cos(360∘−α)=0, st sinα=0 ja cosα=0. Viimane samm on põhiseos cosαsinα=tanα.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Vii võrrand koosinuse kujule
Teises küsimuses otsime nullkohti, st lahendame võrrandi f(x)=0. Selles on nii sin2x kui ka cosx. Asendame sin2x=1−cos2x.
Võrdsustame funktsiooni nulliga.
2sin2x−cosx−2=0
Asendame sin2x põhiseose abil.
2(1−cos2x)−cosx−2=0
Avame sulud ja koondame: arvud 2 ja −2 koonduvad ära.
−2cos2x−cosx=0
Toome −cosx sulgude ette.
−cosx(2cosx+1)=0
Põhiseosest sin2x+cos2x=1 saame sin2x=1−cos2x. Nii jääb võrrandisse ainult üks trigonomeetriline funktsioon.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Lahenda cosx=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null. Esimene võimalus on cosx=0.
Ühikringjoonel on koosinus (x-koordinaat) null ülemises ja alumises punktis.
cosx=0⇒x=2π,x=23π
xy1−12π23π
Üldlahend on x=2π+nπ, n∈Z. Lõiku [0;2π] jäävad sellest ainult n=0 ja n=1.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Lahenda cosx=−21
Teine võimalus on, et teine tegur on null.
Lahendame lineaarvõrrandi cosx suhtes.
2cosx+1=0⇒cosx=−21
Teravnurk, mille koosinus on 21, on 3π. Negatiivne koosinus on teises ja kolmandas veerandis.
x=π−3π=32π,x=π+3π=34π
xy1−12π23π−2132π34π
Sirge x=−21 lõikab ühikringjoont kahes punktis. Üldlahend on x=±32π+2nπ; lõigule [0;2π] jäävad 32π ja −32π+2π=34π.
VASTUS
1) Lihtsustatud avaldis on tanα. 2) Funktsiooni nullkohad lõigul [0;2π] on 2π, 32π, 34π ja 23π.