РУҚА
14

Решение: Тригонометрическое уравнение на отрезке

ЕГЭ · Математика, профиль · Задание 14 · Тригонометрия
ВысокаяФИПИc19c6eРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 10 шагов
Условие

Решите уравнение $\cos^2 x + \sin^2\left(x - \frac{\pi}{4}\right) = \frac{1}{2}$. Найдите все корни этого уравнения, принадлежащие отрезку $[5\pi; 6\pi]$.

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

10 шагов
1

Применим формулы понижения степени к квадратам синуса и косинуса:

$$\cos^2 x = \frac{1 + \cos 2x}{2},\quad \sin^2\left(x - \frac{\pi}{4}\right) = \frac{1 - \cos\left(2x - \frac{\pi}{2}\right)}{2} = \frac{1 - \sin 2x}{2}$$
2

Подставим полученные выражения в исходное уравнение:

$$\frac{1 + \cos 2x}{2} + \frac{1 - \sin 2x}{2} = \frac{1}{2}$$
3

После упрощения получаем:

$$\cos 2x - \sin 2x = -1$$
4

Преобразуем левую часть по формуле косинуса суммы:

$$\sqrt{2}\cos\left(2x + \frac{\pi}{4}\right) = -1$$
5

Следовательно, возможны два случая:

$$2x + \frac{\pi}{4} = \frac{3\pi}{4} + 2\pi k \quad \text{или} \quad 2x + \frac{\pi}{4} = \frac{5\pi}{4} + 2\pi k,\quad k \in \mathbb{Z}$$
6

Решая эти уравнения относительно $x$, получаем общее решение:

$$x = \frac{\pi}{4} + \pi k \quad \text{или} \quad x = \frac{\pi}{2} + \pi k,\quad k \in \mathbb{Z}$$
7

Для первой серии корней условие принадлежности отрезку имеет вид:

$$5\pi \leq \frac{\pi}{4} + \pi k \leq 6\pi \quad \Rightarrow \quad \frac{19}{4} \leq k \leq \frac{23}{4}$$
8

Из целых значений подходит $k = 5$, поэтому получаем корень $x = \frac{21\pi}{4}$.

9

Для второй серии корней:

$$5\pi \leq \frac{\pi}{2} + \pi k \leq 6\pi \quad \Rightarrow \quad \frac{9}{2} \leq k \leq \frac{11}{2}$$

Из целых значений подходит $k = 5$, поэтому получаем корень $x = \frac{11\pi}{2}$.

Ответ

Общее решение: $x = \frac{\pi}{4} + \pi k$ или $x = \frac{\pi}{2} + \pi k$, $k \in \mathbb{Z}$. На отрезке $[5\pi; 6\pi]$: $x = \frac{21\pi}{4}$ и $x = \frac{11\pi}{2}$.

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

Где здесь ошибаются

Неверно преобразуют $\sin^2\left(x - \frac{\pi}{4}\right)$ и получают неправильный знак перед $\sin 2x$.

Теряют одну из двух серий решений уравнения с косинусом.

Неправильно определяют целые значения параметра $k$ при проверке принадлежности отрезку.

Не указывают общее решение и приводят только корни на заданном отрезке.

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 10 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.