Упр.23.33 ГДЗ Мордковича 10 класс профильный уровень (Алгебра)
Решите уравнение:
а) $$\cos^5 x+\sin^4 x=1$$;
б) $$\cos^8 x+\sin^3 x=1$$.
а) $$\cos^5 x+\sin^4 x=1.$$
Так как $$0\le \sin^4 x\le 1,$$ то
$$\cos^5 x=1-\sin^4 x\ge 0,$$
значит, $$\cos x\ge 0.$$ Кроме того,
$$\cos^5 x\le \cos^2 x,\qquad \sin^4 x\le \sin^2 x.$$
Сложим эти неравенства:
$$\cos^5 x+\sin^4 x\le \cos^2 x+\sin^2 x=1.$$
Но по условию $$\cos^5 x+\sin^4 x=1,$$ значит, должны выполняться равенства
$$\cos^5 x=\cos^2 x,\qquad \sin^4 x=\sin^2 x.$$
Отсюда
$$\cos^2 x(\cos^3 x-1)=0 \Rightarrow \cos x=0 \text{ или } \cos x=1,$$
$$\sin^2 x(\sin^2 x-1)=0 \Rightarrow \sin x=0 \text{ или } \sin x=\pm1.$$
Совместно это даёт
$$x=\frac{\pi}{2}+\pi n \quad \text{или} \quad x=2\pi n,\qquad n\in\mathbb Z.$$
б) $$\cos^8 x+\sin^3 x=1.$$
Аналогично,
$$0\le \cos^8 x\le 1,$$
поэтому
$$\sin^3 x=1-\cos^8 x\ge 0,$$
значит, $$\sin x\ge 0.$$ Также
$$\cos^8 x\le \cos^2 x,\qquad \sin^3 x\le \sin^2 x.$$
Складываем:
$$\cos^8 x+\sin^3 x\le \cos^2 x+\sin^2 x=1.$$
Так как по условию левая часть равна $$1$$, то снова получаем равенства
$$\cos^8 x=\cos^2 x,\qquad \sin^3 x=\sin^2 x.$$
Отсюда
$$\cos^2 x(\cos^6 x-1)=0 \Rightarrow \cos x=0 \text{ или } \cos x=\pm1,$$
$$\sin^2 x(\sin x-1)=0 \Rightarrow \sin x=0 \text{ или } \sin x=1.$$
С учётом $$\sin x\ge 0$$ получаем
$$x=\frac{\pi}{2}+2\pi n \quad \text{или} \quad x=\pi n,\qquad n\in\mathbb Z.$$
Ответ
а) $$x=\frac{\pi}{2}+\pi n,\; 2\pi n,\; n\in\mathbb Z.$$
б) $$x=\frac{\pi}{2}+2\pi n,\; \pi n,\; n\in\mathbb Z.$$









