Для начала рассмотрим заданное уравнение:
a) Решение уравнения:
[ 4 \cos 2x - 8 \sin x + 1 = 0 ]
Используем формулу двойного угла:
[ \cos 2x = 1 - 2\sin^2 x ]
Подставляем это выражение в исходное уравнение:
[ 4(1 - 2\sin^2 x) - 8 \sin x + 1 = 0 ]
[ 4 - 8\sin^2 x - 8 \sin x + 1 = 0 ]
[ 8\sin^2 x + 8\sin x - 5 = 0 ]
Сделаем замену (\sin x = t), где ( -1 \leq t \leq 1 ):
[ 8t^2 + 8t - 5 = 0 ]
Решаем квадратное уравнение относительно ( t ):
[ a = 8, \, b = 8, \, c = -5 ]
[ D = b^2 - 4ac = 8^2 - 4 \cdot 8 \cdot (-5) = 64 + 160 = 224 ]
[ t_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-8 \pm \sqrt{224}}{16} = \frac{-8 \pm 4\sqrt{14}}{16} = \frac{-2 \pm \sqrt{14}}{4} ]
Получаем два корня:
[ t_1 = \frac{-2 + \sqrt{14}}{4}, \quad t_2 = \frac{-2 - \sqrt{14}}{4} ]
Поскольку (\sin x) должен быть в пределах от -1 до 1, проверим, какие из корней подходят. Вычислим:
[ t_1 \approx \frac{-2 + 3.74}{4} \approx 0.435, \quad t_2 \approx \frac{-2 - 3.74}{4} \approx -1.435 ]
Значение ( t_2 ) не подходит, так как выходит за пределы [-1, 1]. Поэтому у нас есть только один подходящий корень для (\sin x):
[ \sin x = \frac{-2 + \sqrt{14}}{4} ]
b) Нахождение корней на отрезке ([-3\pi; -\frac{3\pi}{2}]):
Теперь найдем ( x ), такие что:
[ \sin x = \frac{-2 + \sqrt{14}}{4} ]
Используем арксинус:
[ x = \arcsin\left(\frac{-2 + \sqrt{14}}{4}\right) + 2\pi k \quad \text{или} \quad x = \pi - \arcsin\left(\frac{-2 + \sqrt{14}}{4}\right) + 2\pi k ]
где ( k ) — целое число. Нам нужно найти такие ( x ), которые попадают в заданный интервал. Вычислим:
[ x_1 = \arcsin\left(\frac{-2 + \sqrt{14}}{4}\right) \approx \arcsin(0.435) \approx 0.458 \, \text{радианы} ]
[ x_2 = \pi - 0.458 \approx 2.683 \, \text{радианы} ]
Теперь найдем подходящие значения ( k ) так, чтобы ( x ) попали в интервал ([-3\pi; -\frac{3\pi}{2}] ). Например:
[ -3\pi \leq 0.458 + 2\pi k \leq -\frac{3\pi}{2} ]
[ -3\pi \leq 2.683 + 2\pi k \leq -\frac{3\pi}{2} ]
Решив эти неравенства, можно определить подходящие значения ( k ) и, соответственно, найти все корни уравнения на заданном интервале.