Страница 164, часть 2 - гдз по алгебре 10 класс учебник часть 1, 2 Мордкович, Семенов


Авторы: Мордкович А. Г., Семенов П. В., Денищева Л. О., Звавич Л. И., Корешкова Т. А., Мишустина Т. Н., Рязановский А. Р.
Тип: Учебник
Издательство: Мнемозина
Год издания: 2019 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Часть: 2
Цвет обложки:
ISBN: 978-5-346-04648-6 (общ.), 978-5-346-04649-3 (ч. 1), 978-5-346-04650-9 (ч. 2),
Допущено Министерством просвещения Российской Федерации
Математика: алгебра и начала математического анализа, геометрия
Популярные ГДЗ в 10 классе
Часть 2. Cтраница 164
№26.28 (с. 164)
Условие. №26.28 (с. 164)

26.28. a) $2 \sin^2 (\pi + x) - 5 \cos \left( \frac{\pi}{2} + x \right) + 2 = 0;$
б) $2 \cos^2 x + 5 \cos \left( \frac{\pi}{2} - x \right) - 4 = 0;$
в) $2 \cos^2 x + \sin \left( \frac{\pi}{2} - x \right) - 1 = 0;$
г) $5 - 5 \sin 3 (\pi - x) = \cos^2 (\pi - 3x).$
Решение 1. №26.28 (с. 164)




Решение 2. №26.28 (с. 164)



Решение 3. №26.28 (с. 164)
а)Исходное уравнение: $2 \sin^2(\pi + x) - 5 \cos(\frac{\pi}{2} + x) + 2 = 0$.
Воспользуемся формулами приведения: $\sin(\pi + x) = -\sin(x)$ и $\cos(\frac{\pi}{2} + x) = -\sin(x)$.
Так как $\sin(\pi + x)$ возводится в квадрат, то $\sin^2(\pi + x) = (-\sin(x))^2 = \sin^2(x)$.
Подставим упрощенные выражения в уравнение:
$2 \sin^2(x) - 5(-\sin(x)) + 2 = 0$
$2 \sin^2(x) + 5 \sin(x) + 2 = 0$
Сделаем замену переменной. Пусть $t = \sin(x)$, при этом $|t| \le 1$.
Получаем квадратное уравнение: $2t^2 + 5t + 2 = 0$.
Находим дискриминант: $D = b^2 - 4ac = 5^2 - 4 \cdot 2 \cdot 2 = 25 - 16 = 9$.
Корни уравнения: $t_1 = \frac{-5 - \sqrt{9}}{2 \cdot 2} = \frac{-5 - 3}{4} = -2$ и $t_2 = \frac{-5 + \sqrt{9}}{2 \cdot 2} = \frac{-2}{4} = -\frac{1}{2}$.
Возвращаемся к исходной переменной:
1) $\sin(x) = -2$. Это уравнение не имеет решений, так как область значений синуса $[-1, 1]$.
2) $\sin(x) = -\frac{1}{2}$.
$x = (-1)^n \arcsin(-\frac{1}{2}) + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
$x = (-1)^n (-\frac{\pi}{6}) + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
$x = (-1)^{n+1} \frac{\pi}{6} + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
Ответ: $x = (-1)^{n+1} \frac{\pi}{6} + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
б)Исходное уравнение: $2 \cos^2 x + 5 \cos(\frac{\pi}{2} - x) - 4 = 0$.
Применим формулу приведения: $\cos(\frac{\pi}{2} - x) = \sin(x)$.
Уравнение принимает вид: $2 \cos^2 x + 5 \sin x - 4 = 0$.
Используем основное тригонометрическое тождество $\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$, чтобы привести уравнение к одной функции:
$2(1 - \sin^2 x) + 5 \sin x - 4 = 0$
$2 - 2 \sin^2 x + 5 \sin x - 4 = 0$
$-2 \sin^2 x + 5 \sin x - 2 = 0$
Умножим обе части на -1: $2 \sin^2 x - 5 \sin x + 2 = 0$.
Сделаем замену $t = \sin(x)$, где $|t| \le 1$.
$2t^2 - 5t + 2 = 0$.
Дискриминант: $D = (-5)^2 - 4 \cdot 2 \cdot 2 = 25 - 16 = 9$.
Корни: $t_1 = \frac{5 - 3}{4} = \frac{1}{2}$ и $t_2 = \frac{5 + 3}{4} = 2$.
Возвращаемся к замене:
1) $\sin(x) = \frac{1}{2}$.
$x = (-1)^n \arcsin(\frac{1}{2}) + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
$x = (-1)^n \frac{\pi}{6} + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
2) $\sin(x) = 2$. Уравнение не имеет решений, так как $2 > 1$.
Ответ: $x = (-1)^n \frac{\pi}{6} + \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
в)Исходное уравнение: $2 \cos^2 x + \sin(\frac{\pi}{2} - x) - 1 = 0$.
По формуле приведения $\sin(\frac{\pi}{2} - x) = \cos(x)$.
Уравнение сводится к квадратному относительно $\cos(x)$:
$2 \cos^2 x + \cos x - 1 = 0$.
Пусть $t = \cos(x)$, где $|t| \le 1$.
$2t^2 + t - 1 = 0$.
Дискриминант: $D = 1^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-1) = 1 + 8 = 9$.
Корни: $t_1 = \frac{-1 - 3}{4} = -1$ и $t_2 = \frac{-1 + 3}{4} = \frac{1}{2}$.
Возвращаемся к замене:
1) $\cos(x) = -1$.
$x = \pi + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$.
2) $\cos(x) = \frac{1}{2}$.
$x = \pm \arccos(\frac{1}{2}) + 2\pi k, k \in \mathbb{Z}$.
$x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi k, k \in \mathbb{Z}$.
Ответ: $x = \pi + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}; x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi k, k \in \mathbb{Z}$.
г)Исходное уравнение: $5 - 5 \sin 3(\pi - x) = \cos^2(\pi - 3x)$.
Упростим тригонометрические функции.
Для синуса: $\sin(3(\pi - x)) = \sin(3\pi - 3x) = \sin(\pi - 3x) = \sin(3x)$.
Для косинуса: $\cos(\pi - 3x) = -\cos(3x)$, тогда $\cos^2(\pi - 3x) = (-\cos(3x))^2 = \cos^2(3x)$.
Подставляем в уравнение:
$5 - 5 \sin(3x) = \cos^2(3x)$
Используем тождество $\cos^2(3x) = 1 - \sin^2(3x)$:
$5 - 5 \sin(3x) = 1 - \sin^2(3x)$
Переносим все члены в одну сторону:
$\sin^2(3x) - 5 \sin(3x) + 4 = 0$.
Пусть $t = \sin(3x)$, где $|t| \le 1$.
$t^2 - 5t + 4 = 0$.
Корни этого квадратного уравнения (по теореме Виета) $t_1 = 1$ и $t_2 = 4$.
Возвращаемся к замене:
1) $\sin(3x) = 1$.
$3x = \frac{\pi}{2} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$.
$x = \frac{\pi}{6} + \frac{2\pi n}{3}, n \in \mathbb{Z}$.
2) $\sin(3x) = 4$. Уравнение не имеет решений, так как $4 > 1$.
Ответ: $x = \frac{\pi}{6} + \frac{2\pi n}{3}, n \in \mathbb{Z}$.
№26.29 (с. 164)
Условие. №26.29 (с. 164)

26.29. a) $2 \text{tg}^2 2x + 3 \text{tg}(\pi + 2x) = 0$;
б) $\text{tg}^2 3x - 6 \text{ctg}\left(\frac{\pi}{2} - 3x\right) = 0$.
Решение 1. №26.29 (с. 164)


Решение 2. №26.29 (с. 164)


Решение 3. №26.29 (с. 164)
а) $2 \tg^2 2x + 3 \tg(\pi + 2x) = 0$
Для упрощения уравнения воспользуемся формулой приведения для тангенса, основанной на его периодичности с периодом $\pi$: $\tg(\pi + \alpha) = \tg(\alpha)$.
Применив эту формулу, получим:
$2 \tg^2 2x + 3 \tg(2x) = 0$
Это уравнение является квадратным относительно $\tg(2x)$. Вынесем $\tg(2x)$ за скобки:
$\tg(2x) (2 \tg(2x) + 3) = 0$
Произведение равно нулю, когда хотя бы один из множителей равен нулю. Рассмотрим два случая:
1. $\tg(2x) = 0$
Это простейшее тригонометрическое уравнение, его решение имеет вид:
$2x = n\pi, \text{ где } n \in \mathbb{Z}$
Разделив обе части на 2, находим $x$:
$x = \frac{n\pi}{2}, \quad n \in \mathbb{Z}$
2. $2 \tg(2x) + 3 = 0$
$\tg(2x) = -\frac{3}{2}$
Решение этого уравнения:
$2x = \operatorname{arctg}\left(-\frac{3}{2}\right) + k\pi, \text{ где } k \in \mathbb{Z}$
Используя свойство нечетности арктангенса, $\operatorname{arctg}(-a) = -\operatorname{arctg}(a)$, получаем:
$2x = -\operatorname{arctg}\frac{3}{2} + k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}$
Разделив обе части на 2, находим $x$:
$x = -\frac{1}{2}\operatorname{arctg}\frac{3}{2} + \frac{k\pi}{2}, \quad k \in \mathbb{Z}$
Оба набора решений удовлетворяют области определения тангенса ($2x \neq \frac{\pi}{2} + m\pi, m \in \mathbb{Z}$).
Ответ: $x = \frac{n\pi}{2}, \quad x = -\frac{1}{2}\operatorname{arctg}\frac{3}{2} + \frac{k\pi}{2}, \quad n, k \in \mathbb{Z}$.
б) $\tg^2 3x - 6 \ctg\left(\frac{\pi}{2} - 3x\right) = 0$
Для упрощения уравнения воспользуемся формулой приведения для котангенса: $\ctg\left(\frac{\pi}{2} - \alpha\right) = \tg(\alpha)$.
Применив эту формулу, получим:
$\tg^2 3x - 6 \tg(3x) = 0$
Это уравнение является квадратным относительно $\tg(3x)$. Вынесем $\tg(3x)$ за скобки:
$\tg(3x) (\tg(3x) - 6) = 0$
Произведение равно нулю, когда хотя бы один из множителей равен нулю. Рассмотрим два случая:
1. $\tg(3x) = 0$
Решение этого уравнения:
$3x = n\pi, \text{ где } n \in \mathbb{Z}$
Разделив обе части на 3, находим $x$:
$x = \frac{n\pi}{3}, \quad n \in \mathbb{Z}$
2. $\tg(3x) - 6 = 0$
$\tg(3x) = 6$
Решение этого уравнения:
$3x = \operatorname{arctg}(6) + k\pi, \text{ где } k \in \mathbb{Z}$
Разделив обе части на 3, находим $x$:
$x = \frac{1}{3}\operatorname{arctg}(6) + \frac{k\pi}{3}, \quad k \in \mathbb{Z}$
Оба набора решений удовлетворяют области определения тангенса ($3x \neq \frac{\pi}{2} + m\pi, m \in \mathbb{Z}$).
Ответ: $x = \frac{n\pi}{3}, \quad x = \frac{1}{3}\operatorname{arctg}(6) + \frac{k\pi}{3}, \quad n, k \in \mathbb{Z}$.
№26.30 (с. 164)
Условие. №26.30 (с. 164)

26.30. a) $3 \operatorname{tg}^2 \frac{x}{2} - 2 \operatorname{ctg}\left(\frac{3\pi}{2} + \frac{x}{2}\right) - 1 = 0;$
б) $\operatorname{tg}(\pi + x) + 2 \operatorname{tg}\left(\frac{\pi}{2} + x\right) + 1 = 0;$
в) $3 \operatorname{tg}^2 4x - 2 \operatorname{ctg}\left(\frac{\pi}{2} - 4x\right) = 1;$
г) $2 \operatorname{ctg} x - 3 \operatorname{ctg}\left(\frac{\pi}{2} - x\right) + 5 = 0.$
Решение 1. №26.30 (с. 164)




Решение 2. №26.30 (с. 164)



Решение 3. №26.30 (с. 164)
а) $3 \tg^2 \frac{x}{2} - 2 \ctg(\frac{3\pi}{2} + \frac{x}{2}) - 1 = 0$
Сначала упростим уравнение, используя формулы приведения. Для котангенса имеем формулу $\ctg(\frac{3\pi}{2} + \alpha) = -\tg \alpha$.
Применим эту формулу к нашему уравнению:
$\ctg(\frac{3\pi}{2} + \frac{x}{2}) = -\tg \frac{x}{2}$
Подставим это выражение в исходное уравнение:
$3 \tg^2 \frac{x}{2} - 2(-\tg \frac{x}{2}) - 1 = 0$
$3 \tg^2 \frac{x}{2} + 2\tg \frac{x}{2} - 1 = 0$
Сделаем замену переменной. Пусть $y = \tg \frac{x}{2}$. Тогда уравнение принимает вид квадратного:
$3y^2 + 2y - 1 = 0$
Найдем дискриминант: $D = b^2 - 4ac = 2^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-1) = 4 + 12 = 16$.
Найдем корни квадратного уравнения:
$y_1 = \frac{-2 + \sqrt{16}}{2 \cdot 3} = \frac{-2 + 4}{6} = \frac{2}{6} = \frac{1}{3}$
$y_2 = \frac{-2 - \sqrt{16}}{2 \cdot 3} = \frac{-2 - 4}{6} = \frac{-6}{6} = -1$
Теперь вернемся к исходной переменной $x$:
1) $\tg \frac{x}{2} = \frac{1}{3}$
$\frac{x}{2} = \operatorname{arctg} \frac{1}{3} + \pi n, \quad n \in \mathbb{Z}$
$x = 2 \operatorname{arctg} \frac{1}{3} + 2\pi n, \quad n \in \mathbb{Z}$
2) $\tg \frac{x}{2} = -1$
$\frac{x}{2} = \operatorname{arctg}(-1) + \pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
$\frac{x}{2} = -\frac{\pi}{4} + \pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
$x = -\frac{\pi}{2} + 2\pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
Область допустимых значений (ОДЗ) для исходного уравнения: $\cos \frac{x}{2} \neq 0$ и $\sin(\frac{3\pi}{2} + \frac{x}{2}) \neq 0$. Второе условие эквивалентно $-\cos \frac{x}{2} \neq 0$, так что оба условия сводятся к одному: $x \neq \pi + 2\pi m$, $m \in \mathbb{Z}$. Найденные корни удовлетворяют этому условию.
Ответ: $x = 2 \operatorname{arctg} \frac{1}{3} + 2\pi n, \quad x = -\frac{\pi}{2} + 2\pi k$, где $n, k \in \mathbb{Z}$.
б) $\tg(\pi + x) + 2 \tg(\frac{\pi}{2} + x) + 1 = 0$
Используем формулы приведения:
$\tg(\pi + x) = \tg x$ (так как период тангенса равен $\pi$)
$\tg(\frac{\pi}{2} + x) = -\ctg x$
Подставляем упрощенные выражения в уравнение:
$\tg x + 2(-\ctg x) + 1 = 0$
$\tg x - 2\ctg x + 1 = 0$
Так как $\ctg x = \frac{1}{\tg x}$ (при условии, что $\tg x \neq 0$), получаем:
$\tg x - \frac{2}{\tg x} + 1 = 0$
Сделаем замену $y = \tg x$. Условие: $y \neq 0$.
$y - \frac{2}{y} + 1 = 0$
Домножим обе части на $y$:
$y^2 + y - 2 = 0$
Решим квадратное уравнение. По теореме Виета, корни $y_1 = 1$ и $y_2 = -2$.
Возвращаемся к переменной $x$:
1) $\tg x = 1$
$x = \frac{\pi}{4} + \pi n, \quad n \in \mathbb{Z}$
2) $\tg x = -2$
$x = \operatorname{arctg}(-2) + \pi k = -\operatorname{arctg} 2 + \pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
ОДЗ: $\cos(\pi+x) \neq 0 \implies \cos x \neq 0$ и $\cos(\frac{\pi}{2}+x) \neq 0 \implies \sin x \neq 0$. Таким образом, $x \neq \frac{\pi m}{2}, m \in \mathbb{Z}$. Найденные решения удовлетворяют этим условиям.
Ответ: $x = \frac{\pi}{4} + \pi n, \quad x = -\operatorname{arctg} 2 + \pi k$, где $n, k \in \mathbb{Z}$.
в) $3 \tg^2 4x - 2 \ctg(\frac{\pi}{2} - 4x) = 1$
Применим формулу приведения $\ctg(\frac{\pi}{2} - \alpha) = \tg \alpha$:
$\ctg(\frac{\pi}{2} - 4x) = \tg 4x$
Подставим в уравнение:
$3 \tg^2 4x - 2 \tg 4x = 1$
$3 \tg^2 4x - 2 \tg 4x - 1 = 0$
Сделаем замену $y = \tg 4x$:
$3y^2 - 2y - 1 = 0$
Найдем дискриминант: $D = (-2)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-1) = 4 + 12 = 16$.
Найдем корни:
$y_1 = \frac{2 + \sqrt{16}}{2 \cdot 3} = \frac{2 + 4}{6} = 1$
$y_2 = \frac{2 - \sqrt{16}}{2 \cdot 3} = \frac{2 - 4}{6} = -\frac{2}{6} = -\frac{1}{3}$
Вернемся к переменной $x$:
1) $\tg 4x = 1$
$4x = \frac{\pi}{4} + \pi n, \quad n \in \mathbb{Z}$
$x = \frac{\pi}{16} + \frac{\pi n}{4}, \quad n \in \mathbb{Z}$
2) $\tg 4x = -\frac{1}{3}$
$4x = \operatorname{arctg}(-\frac{1}{3}) + \pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
$x = -\frac{1}{4}\operatorname{arctg} \frac{1}{3} + \frac{\pi k}{4}, \quad k \in \mathbb{Z}$
ОДЗ: $\cos 4x \neq 0$ и $\sin(\frac{\pi}{2} - 4x) \neq 0 \implies \cos 4x \neq 0$. Условие одно: $4x \neq \frac{\pi}{2} + \pi m \implies x \neq \frac{\pi}{8} + \frac{\pi m}{4}$, $m \in \mathbb{Z}$. Найденные корни удовлетворяют ОДЗ.
Ответ: $x = \frac{\pi}{16} + \frac{\pi n}{4}, \quad x = -\frac{1}{4}\operatorname{arctg} \frac{1}{3} + \frac{\pi k}{4}$, где $n, k \in \mathbb{Z}$.
г) $2 \ctg x - 3 \ctg(\frac{\pi}{2} - x) + 5 = 0$
Используем формулу приведения $\ctg(\frac{\pi}{2} - x) = \tg x$:
$2 \ctg x - 3 \tg x + 5 = 0$
Заменим $\ctg x = \frac{1}{\tg x}$ (при $\tg x \neq 0$):
$\frac{2}{\tg x} - 3 \tg x + 5 = 0$
Сделаем замену $y = \tg x$ ($y \neq 0$):
$\frac{2}{y} - 3y + 5 = 0$
Домножим на $y$:
$2 - 3y^2 + 5y = 0$
$3y^2 - 5y - 2 = 0$
Найдем дискриминант: $D = (-5)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-2) = 25 + 24 = 49$.
Найдем корни:
$y_1 = \frac{5 + \sqrt{49}}{2 \cdot 3} = \frac{5 + 7}{6} = \frac{12}{6} = 2$
$y_2 = \frac{5 - \sqrt{49}}{2 \cdot 3} = \frac{5 - 7}{6} = -\frac{2}{6} = -\frac{1}{3}$
Вернемся к переменной $x$:
1) $\tg x = 2$
$x = \operatorname{arctg} 2 + \pi n, \quad n \in \mathbb{Z}$
2) $\tg x = -\frac{1}{3}$
$x = \operatorname{arctg}(-\frac{1}{3}) + \pi k = -\operatorname{arctg}\frac{1}{3} + \pi k, \quad k \in \mathbb{Z}$
ОДЗ: $\sin x \neq 0$ и $\sin(\frac{\pi}{2}-x) \neq 0 \implies \cos x \neq 0$. Таким образом, $x \neq \frac{\pi m}{2}, m \in \mathbb{Z}$. Найденные решения удовлетворяют этим условиям.
Ответ: $x = \operatorname{arctg} 2 + \pi n, \quad x = -\operatorname{arctg}\frac{1}{3} + \pi k$, где $n, k \in \mathbb{Z}$.
№26.31 (с. 164)
Условие. №26.31 (с. 164)

26.31. a) $\sin^2 x + \cos^2 2x + \cos^2 \left(\frac{3\pi}{2} + 2x\right) + 2 \cos x \operatorname{tg} x = 1;$
б) $2 \cos^2 x - \sin \left(x - \frac{\pi}{2}\right) + \operatorname{tg} x \operatorname{tg} \left(x + \frac{\pi}{2}\right) = 0.$
Решение 1. №26.31 (с. 164)


Решение 2. №26.31 (с. 164)


Решение 3. №26.31 (с. 164)
a) $\sin^2 x + \cos^2 2x + \cos^2\left(\frac{3\pi}{2} + 2x\right) + 2 \cos x \tg x = 1$
Сначала найдем область допустимых значений (ОДЗ). Уравнение содержит $\tg x$, который определен, когда $\cos x \neq 0$. Следовательно, $x \neq \frac{\pi}{2} + \pi k, k \in \mathbb{Z}$.
Упростим уравнение, используя тригонометрические формулы приведения и тождества:
1. По формуле приведения $\cos\left(\frac{3\pi}{2} + \alpha\right) = \sin \alpha$. Тогда $\cos^2\left(\frac{3\pi}{2} + 2x\right) = \sin^2(2x)$.
2. По определению тангенса $\tg x = \frac{\sin x}{\cos x}$. Тогда, с учетом ОДЗ, $2 \cos x \tg x = 2 \cos x \cdot \frac{\sin x}{\cos x} = 2 \sin x$.
Подставим упрощенные выражения в исходное уравнение:
$\sin^2 x + \cos^2 2x + \sin^2 2x + 2 \sin x = 1$
Применим основное тригонометрическое тождество $\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$ для аргумента $2x$:
$\sin^2 x + (\cos^2 2x + \sin^2 2x) + 2 \sin x = 1$
$\sin^2 x + 1 + 2 \sin x = 1$
Вычтем 1 из обеих частей уравнения:
$\sin^2 x + 2 \sin x = 0$
Вынесем $\sin x$ за скобки:
$\sin x (\sin x + 2) = 0$
Это уравнение распадается на два:
1) $\sin x = 0 \implies x = \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
2) $\sin x + 2 = 0 \implies \sin x = -2$. Это уравнение не имеет решений, так как область значений функции синус $[-1, 1]$.
Проверим, удовлетворяют ли найденные корни $x = \pi n$ ОДЗ ($x \neq \frac{\pi}{2} + \pi k$).
При $x = \pi n$, $\cos(\pi n) = (-1)^n \neq 0$. Следовательно, все найденные корни удовлетворяют ОДЗ.
Ответ: $x = \pi n, n \in \mathbb{Z}$.
б) $2 \cos^2 x - \sin\left(x - \frac{\pi}{2}\right) + \tg x \tg\left(x + \frac{\pi}{2}\right) = 0$
Найдем ОДЗ. Уравнение содержит $\tg x$ и $\tg\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$.
1. Для $\tg x$: $\cos x \neq 0 \implies x \neq \frac{\pi}{2} + \pi k, k \in \mathbb{Z}$.
2. Для $\tg\left(x + \frac{\pi}{2}\right)$: $\cos\left(x + \frac{\pi}{2}\right) \neq 0 \implies -\sin x \neq 0 \implies \sin x \neq 0 \implies x \neq \pi m, m \in \mathbb{Z}$.
Объединяя условия, получаем ОДЗ: $x \neq \frac{\pi n}{2}, n \in \mathbb{Z}$.
Упростим уравнение, используя формулы приведения:
1. $\sin\left(x - \frac{\pi}{2}\right) = -\sin\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = -\cos x$.
2. $\tg\left(x + \frac{\pi}{2}\right) = -\ctg x$.
Тогда произведение $\tg x \tg\left(x + \frac{\pi}{2}\right) = \tg x \cdot (-\ctg x) = -1$ (так как $\tg x \cdot \ctg x = 1$).
Подставим упрощенные выражения в исходное уравнение:
$2 \cos^2 x - (-\cos x) + (-1) = 0$
$2 \cos^2 x + \cos x - 1 = 0$
Сделаем замену $t = \cos x$. Так как $|\cos x| \le 1$, то $|t| \le 1$.
$2t^2 + t - 1 = 0$
Решим квадратное уравнение. Дискриминант $D = 1^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-1) = 1 + 8 = 9$.
Корни: $t_1 = \frac{-1 - \sqrt{9}}{2 \cdot 2} = \frac{-1 - 3}{4} = -1$.
$t_2 = \frac{-1 + \sqrt{9}}{2 \cdot 2} = \frac{-1 + 3}{4} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}$.
Оба корня удовлетворяют условию $|t| \le 1$. Вернемся к переменной $x$.
1) $\cos x = -1 \implies x = \pi + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$. Эти корни можно записать как $x = \pi(2n+1)$.
2) $\cos x = \frac{1}{2} \implies x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$.
Проверим найденные корни на соответствие ОДЗ ($x \neq \frac{\pi n}{2}$).
Корни вида $x = \pi + 2\pi n$ не удовлетворяют ОДЗ, так как при этих значениях $\sin x = 0$, и, следовательно, $\ctg x$ и $\tg(x+\pi/2)$ не определены. Эти корни являются посторонними.
Корни вида $x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n$ не совпадают со значениями $\frac{\pi n}{2}$, так как $\sin(\pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n) = \pm \frac{\sqrt{3}}{2} \neq 0$ и $\cos(\pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n) = \frac{1}{2} \neq 0$. Следовательно, эти корни удовлетворяют ОДЗ.
Ответ: $x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$.
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.