14

Решение: Степенно-тригонометрическое уравнение

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 14 · Тригонометрия
ВысокаяФИПИ1CAE46Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 7 шагов
Условие

Решите уравнение $16^{\sin x}+16^{\sin(x+\pi)}=\dfrac{17}{4}$. Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку $\left[\dfrac{3\pi}{2};\,3\pi\right]$.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

7 шагов
1

Так как $\sin(x+\pi)=-\sin x$, преобразуем вторую степень:

$$16^{\sin(x+\pi)}=16^{-\sin x}=\frac{1}{16^{\sin x}}$$
2

Введём замену $t=16^{\sin x}$. Поскольку $t>0$, уравнение принимает вид:

$$t+\frac{1}{t}=\frac{17}{4}$$
3

Умножим уравнение на $4t$ и решим квадратное уравнение:

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

Корни квадратного уравнения:

$$t=\frac{17\pm\sqrt{289-64}}{8}=\frac{17\pm15}{8},\qquad t=4\ или\ t=\frac14$$
5

При $16^{\sin x}=4$ получаем $\sin x=\dfrac12$, поэтому $x=\dfrac{\pi}{6}+2\pi k$ или $x=\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k$, где $k\in\mathbb Z$.

$$16^{\sin x}=4=16^{1/2}\Rightarrow\sin x=\frac12$$
6

При $16^{\sin x}=\dfrac14$ получаем $\sin x=-\dfrac12$, поэтому $x=\dfrac{7\pi}{6}+2\pi k$ или $x=\dfrac{11\pi}{6}+2\pi k$, где $k\in\mathbb Z$.

$$16^{\sin x}=\frac14=16^{-1/2}\Rightarrow\sin x=-\frac12$$

На отрезке $\left[\dfrac{3\pi}{2};3\pi\right]$ находятся корни $\dfrac{11\pi}{6}$, $\dfrac{13\pi}{6}$ и $\dfrac{17\pi}{6}$.

$$\frac{11\pi}{6}=\frac{11\pi}{6},\quad \frac{\pi}{6}+2\pi=\frac{13\pi}{6},\quad \frac{5\pi}{6}+2\pi=\frac{17\pi}{6}$$
Ответ

Общее решение: $x=\dfrac{\pi}{6}+2\pi k$, $x=\dfrac{5\pi}{6}+2\pi k$, $x=\dfrac{7\pi}{6}+2\pi k$ или $x=\dfrac{11\pi}{6}+2\pi k$, $k\in\mathbb Z$. На отрезке $\left[\dfrac{3\pi}{2};3\pi\right]$: $x=\dfrac{11\pi}{6},\ \dfrac{13\pi}{6},\ \dfrac{17\pi}{6}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Неверно используют равенство $\sin(x+\pi)=\sin x$ вместо $\sin(x+\pi)=-\sin x$.

Теряют условие $t>0$ при замене $t=16^{\sin x}$.

Не учитывают все четыре серии решений для значений $\sin x=\pm\dfrac12$.

Неправильно отбирают корни, принадлежащие заданному отрезку.

Закрепить приёмВ теме «Тригонометрия» ещё 89 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 14 ЕГЭ, математика, профиль

Разбор этой задачи разложен на 7 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Тригонометрия»: в ней 90 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.