ID: 00004390
а) Решите уравнение \log_9 (3^{2x} + 5\sqrt{2}\sin x - 6\cos^2 x - 2) = x.
б) Укажите корни этого уравнения, принадлежащие отрезку \left[ -2\pi; -\dfrac{\pi}{2} \right].
Источник: ФИПИ
Сначала учтём область допустимых значений (ОДЗ) — значения x, при которых уравнение имеет смысл.
Аргумент логарифма равен 9^{x}=3^{2x}>0 — выполнено при любом x, ограничений нет.
Пункт а. По определению логарифма \log_9(\dots)=x означает \dots=9^{x}=3^{2x}. Слагаемое 3^{2x} сократится:
5\sqrt2\sin x-6\cos^2 x-2=0
Заменим \cos^2 x=1-\sin^2 x — квадратное по \sin x:
6\sin^2 x+5\sqrt2\sin x-8=0\;\Rightarrow\;\sin x=\tfrac{\sqrt2}{2}
Выпишем все серии корней:
\sin x=\tfrac{\sqrt2}{2}\;\Rightarrow\;x=\frac{\pi}{4}+2\pi n,\ x=\frac{3\pi}{4}+2\pi n,\ n\in\mathbb{Z}
Пункт б. Отберём корни, принадлежащие отрезку \left[- 2 \pi;\,- \frac{\pi}{2}\right]. Отметим на числовой окружности концы отрезка \left[- 2 \pi;\,- \frac{\pi}{2}\right], выделим соответствующую дугу и переберём в каждой серии целые значения параметра — оставим корни, попавшие на дугу.
Получаем корни, принадлежащие отрезку:
- \frac{7 \pi}{4}, - \frac{5 \pi}{4}
а) \dfrac{\pi}{4} + 2\pi n, n \in Z; \dfrac{3\pi}{4} + 2\pi k, k \in Z
б) -\dfrac{7\pi}{4}, -\dfrac{5\pi}{4}