Уравнения sin x = a
Уравнение \(\sin x=a\) имеет решения только при \(-1\le a\le 1\). Если это условие выполнено, все решения выражаются через арксинус числа \(a\) и записываются двумя сериями.
Формула общего решения
Сначала проверяют допустимость правой части: значения синуса находятся только в отрезке \([-1;1]\). При \(-1\le a\le1\) положим \(\alpha=\arcsin a\). Тогда \(\alpha\in\left[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right]\), а все решения имеют вид:
Две серии учитывают два угла на каждом периоде, у которых одинаковый синус. Эквивалентная запись: \(x=\alpha+2\pi n\) или \(x=\pi-\alpha+2\pi n\), где \(\alpha=\arcsin a\).
Решим \(\sin x=\frac12\). Так как \(\arcsin\frac12=\frac{\pi}{6}\), получаем \(x=\frac{\pi}{6}+2\pi n\) или \(x=\frac{5\pi}{6}+2\pi n\), \(n\in\mathbb Z\).
Запись \(x=\arcsin a+2\pi n\) содержит только одну серию решений и потому обычно неполна. Вторую серию нельзя потерять: это \(x=\pi-\arcsin a+2\pi n\). Также не следует добавлять \(2\pi n\) к аргументу арксинуса: арксинус возвращает главное значение.
Как записать общее решение уравнения \(\sin x=0\)?
Для особых значений формулу можно упростить: при \(a=1\) получается \(x=\frac{\pi}{2}+2\pi n\), а при \(a=-1\) — \(x=-\frac{\pi}{2}+2\pi n\). Если \(|a|>1\), решений нет. При решении более сложных выражений полезно отличать этот случай от уравнений с косинусом и общих тригонометрических уравнений.
Главное
- Проверяйте условие \(-1\le a\le1\).
- При допустимом \(a\): \(x=\arcsin a+2\pi n\) или \(x=\pi-\arcsin a+2\pi n\).
- Здесь \(n\in\mathbb Z\); обе серии нужны для полного ответа.