Задание 8 из 67Уравнения смешанного типа

Линия №14 · Повышенный уровень

а) Решите уравнение $16^{s i n x} + 16^{s i n (x + π)} = \frac{17}{4}$ . б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку $[\frac{3 π}{2}; 3 π]$ .

Источник: Открытый банк заданий ФИПИ ↗ · FIPI ID: 1CAE46

Объяснение

Как решать это задание

Ключевая идея и подход к задаче

Решение задания ФИПИ 1CAE46 оформлено в формате второй части ЕГЭ: сначала получаем все корни, затем отдельно и без десятичных приближений отбираем корни на заданном отрезке.

Ключевая идея: Сделать допустимую замену, решить получившееся алгебраическое уравнение, вернуться к тригонометрической переменной и выполнить точный отбор корней..

Пошаговый разбор

Понятное решение

Подробные вычисления, пояснения и ответ

Пример решения №1

Решение

а) Воспользуемся формулой приведения:

Тогда наше уравнение примет вид:

sinx − sinx 17
16 +16 = -4
1 17
16sinx+ 16sinx = 4-

Сделаем замену 16sinx = t, t> 0. Получим:

t+ 1 = 17 |⋅4t> 0
t 4
4t2+ 4= 17t

4t2− 17t+ 4= 0
D = 289− 4⋅16= 225
17± 15
t= --8---
⌊
t= 4
⌈ 1
t= 4

Сделаем обратную замену:

⌊16sinx = 4
⌈
16sinx = 1
⌊ 2sinx 41
⌈4 = 4
42sinx = 4−1
[
2sinx = 1
2sinx = −1
⌊ 1
|⌈sinx = 2
sinx = − 1
⌊ π 2
|x= ± 6-+2πk, k ∈ℤ
⌈ 5π
x= ± 6-+ 2πk, k ∈ℤ

б) Отберем корни на тригонометрической окружности. Для этого отметим на ней дугу, соответствующую отрезку [ ]
3π;3π ,
2 концы этой дуги и лежащие на ней точки серий решений из пункта а).

31311π7π31πππ
6266

Следовательно, на отрезке [ ]
3π;3π
2 лежат точки 11π-;
6 13π-;
6 17π.
6

Ответ:

а) ± π-+2πk; ±5π + 2πk,k ∈ℤ
6 6

б) 11π; 13π; 17π-
6 6 6

Пример решения №2

Решение

а) Воспользуемся формулой приведения:

\sin(x+\pi) = -\sin x.

Тогда уравнение принимает следующий вид:

16^{\sin x} + \frac{1}{16^{\sin x}} = \frac{17}{4}.

Сделаем замену

t = 16^{\sin x} > 0

t + \frac{1}{t} = \frac{17}{4}.

Умножим обе части уравнения на

t > 0

t^2 + 1 = \frac{17}{4}t;

4t^2 + 4 = 17t;

4t^2 - 17t + 4 = 0;

Решим полученное квадратное уравнение:

\sqrt{D} = \sqrt{289 - 64} = \sqrt{225};

t_{1, 2} = \frac{17 \pm 15}{8}.

Получаем:

t_1 = \frac{32}{8} = 4,\quad t_2 = \frac{2}{8} = \frac{1}{4}.

Сделаем обратную замену:

\left[ \begin{array}{l} 16^{\sin x} = 4,\\ 16^{\sin x} = \dfrac{1}{4}. \end{array} \right. \Leftrightarrow\; \left[ \begin{array}{l} 2^{4\sin x} = 2^2,\\ 2^{4\sin x} = 2^{-2}. \end{array} \right. \Leftrightarrow\; \left[ \begin{array}{l} 4\sin x = 2,\\ 4\sin x = -2. \end{array} \right. \Leftrightarrow\; \left[ \begin{array}{l} \sin x = \dfrac{1}{2},\\ \sin x = -\dfrac{1}{2}. \end{array} \right. \Leftrightarrow\;

\Leftrightarrow\; \left[ \begin{array}{l} x = \pm\dfrac{\pi}{6} + 2\pi k,\\[3mm] x = \pm\dfrac{5\pi}{6} + 2\pi k,\ k \in \mathbb{Z}. \end{array} \right.

б) Отберём корни, принадлежащие отрезку

\left[\dfrac{3\pi}{2}; 3\pi\right]

, с помощью тригонометрической окружности. Отметим на окружности начало и конец промежутка, выделим полученную дугу и нанесём решения, найденные в пункте а) и попавшие на неё. <div style="text-align:center;margin:16px 0;">

</div> На отрезок попали следующие корни:

\frac{11\pi}{6},\ \frac{13\pi}{6},\ \frac{17\pi}{6}.

Ответ:

\pm\dfrac{\pi}{6} + 2\pi k,\ \pm\dfrac{5\pi}{6} + 2\pi k,\ k \in \mathbb{Z}

; б)

\dfrac{11\pi}{6},\ \dfrac{13\pi}{6},\ \dfrac{17\pi}{6}

Ответ: а)

\pm\dfrac{\pi}{6} + 2\pi k,\ \pm\dfrac{5\pi}{6} + 2\pi k,\ k \in \mathbb{Z}

; б)

\dfrac{11\pi}{6},\ \dfrac{13\pi}{6},\ \dfrac{17\pi}{6}

Теория

Что нужно знать

Правила и свойства для этого типа задач

Формулы приведения и основные тригонометрические тождества
Решение простейших тригонометрических уравнений
Отбор корней на отрезке без округления границ

Открыть теорию по математике →

Самопроверка

Типичные ошибки

На что обратить внимание перед ответом

Потерять корни при делении на sin x или cos x вместо разложения на множители.
Не учесть область допустимых значений логарифма, корня или знаменателя.
Сразу подбирать корни на отрезке, не записав полное решение пункта а).

Алгоритм

Как проверить себя

Короткий контрольный список перед ответом

1Преобразования равносильны и все ограничения записаны?
2В пункте а) перечислены все серии корней с k ∈ Z?
3Каждая серия проверена по обеим границам отрезка из пункта б)?

Тренировка

Продолжить подготовку

Банк задач, конструктор и пробный ЕГЭ

Все задания линии №14Перейти к списку и выбрать следующую задачу Банк по математикеВыбрать другой номер ЕГЭ Конструктор вариантаСобрать тренировочный вариант Пробный ЕГЭРешить задания в режиме экзамена

а) Решите уравнение 16sinx+16sin(x+π)=417​. б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку [23π​;3π].