卡在這題?用 AI 解開它
Trigonometry · real student question

解 x:√(x² + 26.8² + 100²) = x / cos 20°。

Question

解出 xx:

x2+26.82+1002=xcos⁡20∘\sqrt{x^2+26.8^2+100^2}=\frac{x}{\cos 20^\circ}

Step-by-step solution

  1. 平方之前先注意定義域。 左邊是平方根,所以非負;右邊是 x/cos⁡20∘x/\cos 20^\circ,而 cos⁡20∘>0\cos 20^\circ>0。因此任何解都必須滿足 x≥0x\ge 0,之後若冒出負根,就得當成增根捨去。

  2. 兩邊平方,並把常數整理在一起。 這裡可以放心平方,因為兩邊都非負:

    x2+26.82+1002=x2cos⁡220∘  ⟹  26.82+1002=x2(1cos⁡220∘−1)x^2+26.8^2+100^2=\frac{x^2}{\cos^2 20^\circ}\;\Longrightarrow\;26.8^2+100^2=x^2\left(\frac{1}{\cos^2 20^\circ}-1\right)

    這個常數是 K=26.82+10000=10718.24K=26.8^2+10000=10718.24。

  3. 用畢氏恆等式化簡括號。 由於 sec⁡2θ−1=tan⁡2θ\sec^2\theta-1=\tan^2\theta:

    1cos⁡220∘−1=tan⁡220∘\frac{1}{\cos^2 20^\circ}-1=\tan^2 20^\circ

    方程式於是變成 x2tan⁡220∘=10718.24x^2\tan^2 20^\circ=10718.24。認出這條恆等式,正是把一條雜亂的三角方程式變成一行就解得完的關鍵。

  4. 解出 xx,只保留正根。

    x=10718.24tan⁡20∘=103.52890.3639702≈284.44x=\frac{\sqrt{10718.24}}{\tan 20^\circ}=\frac{103.5289}{0.3639702}\approx 284.44

    負根 −x-x 滿足平方後的方程式,卻不滿足原式,因為它會讓右邊變成負的,而左邊始終是正的。

  5. 代回驗證。 取 x≈284.44x\approx 284.44,左邊是 x2+10718.24\sqrt{x^2+10718.24},右邊是 x/cos⁡20∘x/\cos 20^\circ;兩者算到七位有效數字都相同,既確認了這個根,也排除了增根。

Answer

x=10718.24tan⁡20∘≈284.44x=\frac{\sqrt{10718.24}}{\tan 20^\circ}\approx 284.44

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