解方程 2cosec⁡(x−π3)=−42\cosec\left(x-\dfrac{\pi}{3}\right)=-4,其中 0≤x≤2π0\le x\le 2\pi。 解方程 cot⁡(2x+10∘)=tan⁡70∘\cot(2x+10^\circ)=\tan70^\circ,其中 0∘≤x≤360∘0^\circ\le x\le 360^\circ。

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完整解法

7((a))

1. Convert the cosecant equation into a sine equation.

2cosec⁡(x−π3)=−42\cosec\left(x-\frac{\pi}{3}\right)=-4
cosec⁡(x−π3)=−2\cosec\left(x-\frac{\pi}{3}\right)=-2
Since cosec⁡θ=1sin⁡θ\cosec\theta=\dfrac{1}{\sin\theta},
sin⁡(x−π3)=−12.\sin\left(x-\frac{\pi}{3}\right)=-\frac{1}{2}.

2. Find the valid interval for the compound angle.

Given
0≤x≤2π,0\leq x\leq 2\pi,
subtract π3\dfrac{\pi}{3} throughout:
−π3≤x−π3≤5π3.-\frac{\pi}{3}\leq x-\frac{\pi}{3}\leq \frac{5\pi}{3}.

3. Solve $\sin\theta=-\dfrac12$ in the adjusted interval.

Let
θ=x−π3.\theta=x-\frac{\pi}{3}.
Then
sin⁡θ=−12.\sin\theta=-\frac{1}{2}.
The reference angle is
π6.\frac{\pi}{6}.
For −π3≤θ≤5π3,-\frac{\pi}{3}\leq \theta\leq \frac{5\pi}{3}, the solutions are
θ=−π6orθ=7π6.\theta=-\frac{\pi}{6}\quad\text{or}\quad \theta=\frac{7\pi}{6}.

4. Convert the solutions for the compound angle back to values of $x$.

Since
x−π3=−π6,x-\frac{\pi}{3}=-\frac{\pi}{6},
x=π3−π6=π6.x=\frac{\pi}{3}-\frac{\pi}{6}=\frac{\pi}{6}.

Since
x−π3=7π6,x-\frac{\pi}{3}=\frac{7\pi}{6},
x=7π6+π3=9π6=3π2.x=\frac{7\pi}{6}+\frac{\pi}{3}=\frac{9\pi}{6}=\frac{3\pi}{2}.

答案

x=π6 or 3π2x=\frac{\pi}{6}\text{ or }\frac{3\pi}{2}

7((b))

1. Rewrite $\tan70^\circ$ as an equivalent cotangent value.

Since tan⁡θ=cot⁡(90∘−θ)\tan\theta=\cot(90^\circ-\theta),
tan⁡70∘=cot⁡20∘.\tan70^\circ=\cot20^\circ.
So
cot⁡(2x+10∘)=cot⁡20∘.\cot(2x+10^\circ)=\cot20^\circ.

2. Set up the general solution using the period of cotangent.

Since cotangent has period 180∘180^\circ,
2x+10∘=20∘+180∘n,2x+10^\circ=20^\circ+180^\circ n,
where nn is an integer.

3. Solve the linear equation for $x$.

2x=10∘+180∘n2x=10^\circ+180^\circ n
x=5∘+90∘n.x=5^\circ+90^\circ n.

4. Find all values of $x$ in the given interval.

For 0∘≤x≤360∘0^\circ\le x\le360^\circ,
x=5∘+90∘n.x=5^\circ+90^\circ n.
Taking integer values of nn:
n=0,1,2,3n=0,1,2,3
gives
x=5∘, 95∘, 185∘, 275∘.x=5^\circ,\ 95^\circ,\ 185^\circ,\ 275^\circ.

答案

x=5∘, 95∘, 185∘, 275∘x=5^\circ,\ 95^\circ,\ 185^\circ,\ 275^\circ

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