Помогите проверить, пожалуйста
Задано уравнение:
$$6\cos^2{x} - 7\cos{x} - 5 = 0$$
И нужно найти все его корни.
Для начала, нужно решить квадратное уравнение относительно $\cos{x}$. Для этого воспользуемся алгоритмом решения квадратного уравнения:
- Находим дискриминант: $D = b^2 - 4ac = 7^2 - 4\cdot6\cdot(-5) = 289$
- Если $D > 0$, то уравнение имеет два различных корня: $x_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}$
- Если $D = 0$, то уравнение имеет один корень: $x = -\frac{b}{2a}$
- Если $D < 0$, то уравнение не имеет действительных корней.
В нашем случае $D > 0$, поэтому уравнение имеет два корня:
$$\cos{x}_{1,2} = \frac{7 \pm \sqrt{289}}{2\cdot6}$$
$$\cos{x}_{1,2} = \frac{7 \pm 17}{12}$$
Из этих уравнений получаем два значения $\cos{x}$:
$$\cos{x}_1 = \frac{1}{2}$$
$$\cos{x}_2 = -\frac{5}{3}$$
Теперь нужно найти все возможные значения $x$. Для этого воспользуемся обратной функцией косинуса:
$$x = \arccos{\cos{x}} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Для первого корня, $\cos{x}_1 = \frac{1}{2}$, получаем:
$$x_1 = \arccos{\frac{1}{2}} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Так как $\frac{1}{2}$ - это не единственное значение $\cos{x}$, можно записать это выражение более кратко:
$$x_1 = \frac{\pi}{3} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Для второго корня, $\cos{x}_2 = -\frac{5}{3}$, получаем:
$$x_2 = \arccos{-\frac{5}{3}} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Заметим, что $\arccos{-\frac{5}{3}} = \pi + \arccos{\frac{5}{3}}$. Тогда:
$$x_2 = \pi + \arccos{\frac{5}{3}} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Таким образом, все корни уравнения можно записать в виде:
$$x = \frac{\pi}{3} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$ $$x = \pi + \arccos{\frac{5}{3}} + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Итого:
$$x = \frac{\pi}{3}, \frac{7\pi}{3}, \pi \pm \arccos{\frac{5}{3}}, \pi + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$$
Вывод
Таким образом, решением уравнения $6\cos^2{x} - 7\cos{x} - 5 = 0$ являются значения $x = \frac{\pi}{3}, \frac{7\pi}{3}, \pi \pm \arccos{\frac{5}{3}}, \pi + 2\pi n, n \in \mathbb{Z}$.