[ekv 1]
sin(2x+ pi/3) = cos (x- pi/4)
försök att skriva om ekvationen så att den bara innehåller sin funktioner
Spoiler
, dvs
sin( f(x) ) = cos( g(x) )
=> sin ( f(x) ) = sin( h(x) )
Spoiler
=>
en lösning: f(x) = h(x)
samtliga lösningar: f(x) = h(x) + n2pi eller f(x) = pi-h(x) + n2pi
utnyttja reglerna
sin(pi/2 − x) = cos(x)
- sin(x) = sin(-x)
=> cos(x) = sin(pi/2 − x) = - sin ( -(pi/2-x) ) = - sin(x-pi/2)
alltså
[ekv 2]
cos(x) = - sin(x-pi/2)
Spoiler
beskrivning
här , speciellt
denna bild, på samma sida (se bildtexten, till motsvarande bild i första länken)
utnyttja härledd regel [ekv 2] för att skriva om högerledet i [ekv 1] som ett sin uttryck
Spoiler
[ högerledet [ekv 1] ]
cos (x- pi/4)
[sätt u = x- pi/4]
= cos(u)
[ekv 2]
= - sin(u-pi/2)
= - sin( (x-pi/2) - pi/4 )
[ (x-pi/2) - pi/4 = x - 2pi/4 - pi/4 = x - 3pi/4 ]
= - sin(x - 3pi/4)
alltså
[ekv 3]
cos (x- pi/4) = - sin(x - 3pi/4)
sätt in [ekv 3] i [ekv 1]
Spoiler
sin(2x+ pi/3)
= cos (x- pi/4)
= - sin(x - 3pi/4)
[regel - sin(t) = sin(-t) ]
= sin ( -(x - 3pi/4) )
= sin ( 3pi/4 - x )
alltså
[ekv 4]
sin(2x+ pi/3) = sin ( 3pi/4 - x )
lös [ekv 4]
Spoiler
allmänt gäller
om sin (a) = sin(b)
så är
en lösning: sin (a) = sin(b) => a=b
alla lösningar: sin (a) = sin(b) => a=b + n*2pi eller a=pi-b + n*2pi
i detta fall gäller
sin(2x+ pi/3) = sin ( 3pi/4 - x )
<=>
[sätt a=2x+ pi/3 och b=3pi/4 - x]
a=b + n*2pi eller a=pi-b + n*2pi
<=>
(2x+ pi/3) = (3pi/4 - x) + n*2pi
eller
(2x+ pi/3) = pi-(3pi/4 - x) + n*2pi
alltså
den allmänna lösningen till [ekv 4] är
[lösn 1a]
(2x+ pi/3) = (3pi/4 - x) + n*2pi
eller
[lösn 1b]
(2x+ pi/3) = pi-(3pi/4 - x) + n*2pi
lös ut x ur [lösn 1a] och [lösn 1b]
Spoiler
lös ut x ur [lösn 1a]:
(2x+ pi/3) = (3pi/4 - x) + n*2pi
=> 2x + x = -pi/3 + 3pi/4 + n*2pi
=> 3x = pi(3/4 -1/3) + n*2pi
=> 3x = pi((3*3)/(4*3) -(1*4)/(3*4)) + n*2pi
=> 3x = pi( 9/12 -4/12) + n*2pi
=> 3x = pi( 5/12) + n*2pi
=> x = ( pi( 5/12) + n*2pi ) * 1/3
=> x = pi( 5/36) + n*2pi/3
=> x = 5pi/36 + n*2pi/3
alltså
[lösn 2a]
x = 5pi/36 + n*2pi/3 , där n är ett godtyckligt heltal
lös ut x ur [lösn 1b]:
(2x+ pi/3) = pi-(3pi/4 - x) + n*2pi
=> 2x+ pi/3 = pi - 3pi/4 + x + n*2pi
=> 2x - x = - pi/3 + pi - 3pi/4 + n*2pi
=> x = pi(-1/3+1-3/4) + n*2pi
=> x = pi (-4/12 + 12/12 - 9/12) + n*2pi
=> x = pi (-4 + 12 - 9)/12 + n*2pi
=> x = pi (-1)/12 + n*2pi
=> x = - pi/12 + n*2pi
[lösn 2b]
x = - pi/12 + n*2pi, där n är ett godtyckligt heltal
alltså
den allmänna lösningen till [ekv 4] är
[lösn 2a]
x = 5pi/36 + n*2pi/3 , där n är ett godtyckligt heltal
[lösn 2b]
x = - pi/12 + n*2pi , där n är ett godtyckligt heltal
men då
[ekv 4] är ekvivalent med [ekv 1] så är [lösn 2a] + [lösn 2b] även den allmänna lösningen till [ekv 1]
bestäm den speciella lösning som uppfyller villkoren i problembeskrivningen
Spoiler
sin(2x+ pi/3) = cos (x- pi/4) i intervallet 23 < x < 25. I textform, där X ska vara större eller lika med 23, eller mindre än 25.
alltså bestäm de X, sådana att
23 < x < 25 [problemvillkor]
och
(x = 5pi/36 + n*2pi/3 [lösn2a] eller x = - pi/12 + n*2pi [lösn2b])
[Fall1: 23 < x <25 och [lösn 2a]]
Spoiler
[Fall1a: 23 < x och [lösn 2a]]
Spoiler
23 < x, där x = 5pi/36 + n*2pi/3
=> 23 < 5pi/36 + n*2pi/3
=> 23 - 5pi/36 < n2pi/3
[villkor 1a]
=> (23- 5pi/36) / (2pi/3) < n
[räknare]
=> (23- 5pi/36) / (2pi/3) = approx(10.773)
=> 10 < (23- 5pi/36) / (2pi/3) < 11
=> om n>=11 så är (23- 5pi/36) / (2pi/3) <n (och [villkor 1a] uppfyllt)
=> om n<=10 så är n < (23- 5pi/36) / (2pi/3) (men [villkor 1a] EJ uppfyllt)
alltså [villkor 1a] är uppfyllt om
n >=11
n>=11
[Fall1b: x < 25 och [lösn 2a]]
Spoiler
x < 25, där x = 5pi/36 + n*2pi/3
=> 5pi/36 + n*2pi/3 < 25
=> n*2pi/3 < 25 - 5pi/36
[villkor 1b]
=> n < (25 - 5pi/36) / (2pi/3)
[räknare]
=> (25 - 5pi/36) / (2pi/3) = approx(11.728)
=> 11 < (25 - 5pi/36) / (2pi/3) < 12
=> om n >=12 så är (25 - 5pi/36) / (2pi/3) < n (men [villkor 1b] EJ uppfyllt)
=> om n <=11 så är n < (25 - 5pi/36) / (2pi/3) (och [villkor 1b] uppfyllt)
alltså [villkor 1b] är uppfyllt om
n <=11
n <=11
alltså villkoren i [Fall 1a] och [Fall 1b] är uppfyllda, om och endast om
n = 11
n = 11
Spoiler
x
= 5pi/36 + n*2pi/3
= 5pi/36 + 11*2pi/3
= 5pi/36 + 12*11*2pi/36
= 269pi/36
x = 269pi/36
[Fall2: 23 < x <25 och [lösn 2b]]
Spoiler
[Fall1a: 23 < x och [lösn 2a]]
Spoiler
23 < x, där x = - pi/12 + n*2pi
=> 23 < - pi/12 + n*2pi
=> 23 + pi/12 < n*2pi
[villkor 2a]
=> (23 + pi/12) / (2pi) < n
[räknare]
=> (23 + pi/12) / (2pi) = approx(3.7022)
=> 3 < (23 + pi/12) / (2pi) < 4
=> om n>=4 så är (23 + pi/12) / (2pi) <n (och [villkor 2a] uppfyllt)
=> om n<=3 så är n < (23 + pi/12) / (2pi) (men [villkor 2a] EJ uppfyllt)
alltså [villkor 2a] är uppfyllt om
n >=4
n>=4
[Fall2b: x < 25 och [lösn 2b]]
Spoiler
x < 25, där x = - pi/12 + n*2pi
=> - pi/12 + n*2pi < 25
=> n*2pi < 25 + pi/12
[villkor 2b]
=> n < (25 + pi/12) / (2pi)
[räknare]
=> (25 + pi/12) / (2pi) = approx(4.0205)
=> 4 < (25 + pi/12) / (2pi) < 5
=> om n >=5 så är (25 + pi/12) / (2pi) < n (men [villkor 2b] EJ uppfyllt)
=> om n <=4 så är n < (25 + pi/12) / (2pi) (och [villkor 2b] uppfyllt)
alltså [villkor 2b] är uppfyllt om
n <=4
n <=4
alltså villkoren i [Fall 2a] och [Fall 2b] är uppfyllda, om och endast om
n = 4
n = 4
Spoiler
x
= - pi/12 + n*2pi
= - pi/12 + 4*2pi
= - pi/12 + 12*4*2pi/12
= 95pi/12
x = 95pi/12
x = 269pi/36 eller x = 95/pi12
Spoiler
verifiering
x = 269pi/36 är en lösning, om
sin(2*x + pi/3) - cos(x-pi/4) = 0 och 23 < x < 25
x = 95/pi12 är en lösning, om
sin(2*x + pi/3) - cos(x-pi/4) = 0 och 23 < x < 25