Краткая запись:
- Уравнение: \( \text{tg } x = 2 \sin x \)
- Отрезок: \( [-4\pi; -\frac{5\pi}{2}] \)
Краткое пояснение: Для решения тригонометрических уравнений часто используют тождества для упрощения выражения. Здесь мы заменим \( \text{tg } x \) на \( \frac{\sin x}{\cos x} \), чтобы свести всё к одной тригонометрической функции или к более простому виду.
Пошаговое решение:
- Шаг 1: Преобразуем уравнение, используя тождество \( \text{tg } x = \frac{\sin x}{\cos x} \). Учитываем, что \( \cos x
eq 0 \).
\( \frac{\sin x}{\cos x} = 2 \sin x \) - Шаг 2: Перенесём всё в одну часть и вынесем \( \sin x \) за скобки.
\( \frac{\sin x}{\cos x} - 2 \sin x = 0 \)
\( \sin x \left( \frac{1}{\cos x} - 2 \right) = 0 \) - Шаг 3: Приравниваем каждый множитель к нулю.
- Первый случай: \( \sin x = 0 \).
Корни: \( x = \pi k \), где \( k \in \mathbb{Z} \). - Второй случай: \( \frac{1}{\cos x} - 2 = 0 \).
\( \frac{1}{\cos x} = 2 \)
\( \cos x = \frac{1}{2} \).
Корни: \( x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \).
- Шаг 4: Проверим условие \( \cos x
eq 0 \).
- Для \( x = \pi k \): \( \cos(\pi k) = (-1)^k
eq 0 \). Все корни подходят. - Для \( x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n \): \( \cos(\pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n) = \cos(\pm \frac{\pi}{3}) = \frac{1}{2}
eq 0 \). Все корни подходят.
- Шаг 5: Найдем корни, принадлежащие отрезку \( [-4\pi; -\frac{5\pi}{2}] \).
- Рассмотрим корни \( x = \pi k \):
\( -4\pi \le \pi k \le -\frac{5\pi}{2} \)
\( -4 \le k \le -2.5 \)
Целые значения \( k \): -4, -3. Корни: \( -4\pi \) и \( -3\pi \). - Рассмотрим корни \( x = \frac{\pi}{3} + 2\pi n \):
\( -4\pi \le \frac{\pi}{3} + 2\pi n \le -\frac{5\pi}{2} \)
\( -4 \le \frac{1}{3} + 2n \le -2.5 \)
\( -4 - \frac{1}{3} \le 2n \le -2.5 - \frac{1}{3} \)
\( -\frac{13}{3} \le 2n \le -\frac{11}{6} \)
\( -\frac{13}{6} \le n \le -\frac{11}{12} \)
\( -2.16... \le n \le -0.91... \)
Целое значение \( n \): -2. Корень: \( \frac{\pi}{3} + 2\pi(-2) = \frac{\pi}{3} - 4\pi = -\frac{11\pi}{3} \). - Рассмотрим корни \( x = -\frac{\pi}{3} + 2\pi n \):
\( -4\pi \le -\frac{\pi}{3} + 2\pi n \le -\frac{5\pi}{2} \)
\( -4 \le -\frac{1}{3} + 2n \le -2.5 \)
\( -4 + \frac{1}{3} \le 2n \le -2.5 + \frac{1}{3} \)
\( -\frac{11}{3} \le 2n \le -\frac{7}{6} \)
\( -\frac{11}{6} \le n \le -\frac{7}{12} \)
\( -1.83... \le n \le -0.58... \)
Целое значение \( n \): -1. Корень: \( -\frac{\pi}{3} + 2\pi(-1) = -\frac{\pi}{3} - 2\pi = -\frac{7\pi}{3} \).
Ответ: 1) Корни уравнения: \( x = \pi k \) и \( x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n \), где \( k, n \in \mathbb{Z} \).
2) Корни, принадлежащие отрезку \( [-4\pi; -\frac{5\pi}{2}] \): \( -4\pi, -3\pi, -3\pi - \frac{\pi}{3} = - \frac{10\pi}{3} \), \( -3\pi + \frac{\pi}{3} = - \frac{8\pi}{3} \).
Уточнение для второго типа корней:
\( x = \frac{\pi}{3} + 2\pi n \) для \( n=-2 \) дает \( \frac{\pi}{3} - 4\pi = -\frac{11\pi}{3} \).
\( x = -\frac{\pi}{3} + 2\pi n \) для \( n=-1 \) дает \( -\frac{\pi}{3} - 2\pi = -\frac{7\pi}{3} \).
Итак, корни на отрезке: \( -4\pi, -3\pi, -\frac{11\pi}{3}, -\frac{7\pi}{3} \).