Ответ:
Решение:
Для решения уравнения \( 4\sin x \cos^2 x - 1 = \cos x(4\sin x - 1) \) выполним следующие шаги:
- Перепишем уравнение, используя основное тригонометрическое тождество \( \cos^2 x = 1 - \sin^2 x \):
\( 4\sin x (1 - \sin^2 x) - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \) - Раскроем скобки и перенесём все члены в одну сторону:
\( 4\sin x - 4\sin^3 x - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \) - Сгруппируем члены: \( (4\sin x - 4\sin^3 x) - 1 - (4\sin x \cos x - \cos x) = 0 \)
- Вынесем общий множитель:
\( 4\sin x (1 - \sin^2 x) - 1 - \cos x (4\sin x - 1) = 0 \)
\( 4\sin x \cos^2 x - 1 - \cos x (4\sin x - 1) = 0 \) - Заметим, что \( 4\sin x \cos^2 x - 1 = 4\sin x (1 - \sin^2 x) - 1 = 4\sin x - 4\sin^3 x - 1 \)
- Вернёмся к исходному уравнению и раскроем скобки:
\( 4\sin x \cos^2 x - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \) - Заменим \( \cos^2 x \) на \( 1 - \sin^2 x \):
\( 4\sin x (1 - \sin^2 x) - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \)
\( 4\sin x - 4\sin^3 x - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \) - Перенесём все члены в левую часть:
\( 4\sin x - 4\sin^3 x - 4\sin x \cos x + \cos x - 1 = 0 \) - Это уравнение сложно решить напрямую. Попробуем другой подход, раскрыв скобки в исходном уравнении:
\( 4\sin x \cos^2 x - 1 = 4\sin x \cos x - \cos x \) - Перенесём всё в одну сторону:
\( 4\sin x \cos^2 x - 4\sin x \cos x + \cos x - 1 = 0 \) - Сгруппируем:
\( 4\sin x \cos x (\cos x - 1) + (\cos x - 1) = 0 \) - Вынесем общий множитель \( (\cos x - 1) \):
\( (\cos x - 1)(4\sin x \cos x + 1) = 0 \) - Приравняем каждый множитель к нулю:
Случай 1: \( \cos x - 1 = 0 \)
\( \cos x = 1 \)
\( x = 2\pi k \), где \( k \in \mathbb{Z} \). - Случай 2: \( 4\sin x \cos x + 1 = 0 \)
Используем формулу синуса двойного угла \( \sin(2x) = 2\sin x \cos x \):
\( 2(2\sin x \cos x) + 1 = 0 \)
\( 2\sin(2x) + 1 = 0 \)
\( \sin(2x) = -\frac{1}{2} \)
Для \( \sin \alpha = -\frac{1}{2} \) имеем \( \alpha = -\frac{\pi}{6} + 2\pi n \) или \( \alpha = \frac{7\pi}{6} + 2\pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \). - Подставим \( \alpha = 2x \):
а) \( 2x = -\frac{\pi}{6} + 2\pi n \) \( \Rightarrow \) \( x = -\frac{\pi}{12} + \pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \). - б) \( 2x = \frac{7\pi}{6} + 2\pi n \) \( \Rightarrow \) \( x = \frac{7\pi}{12} + \pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \).
Ответ: \( x = 2\pi k \); \( x = -\frac{\pi}{12} + \pi n \); \( x = \frac{7\pi}{12} + \pi n \), где \( k, n \in \mathbb{Z} \).
