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

解 sin²x + sin x = 0,其中 x 在區間 [0, 2π) 內。

Question

解

sin⁡2x+sin⁡x=0\sin^2 x + \sin x = 0

其中 xx 落在區間 [0,2π)[0, 2\pi) 內。

Step-by-step solution

  1. 把它當成 sin⁡x\sin x 的二次式。 代入 u=sin⁡xu = \sin x,方程式就變成 u2+u=0u^2 + u = 0。認出二次式的形狀是關鍵一步;完全不需要用到恆等式。

  2. 要因式分解,不要相除。 把共同的 sin⁡x\sin x 提出來:

    sin⁡x (sin⁡x+1)=0\sin x\,(\sin x + 1) = 0

    不要兩邊除以 sin⁡x\sin x——那會悄悄丟掉所有 sin⁡x=0\sin x = 0 的解,而它們在這裡佔了答案的大半。

  3. 拆成兩條簡單的方程式。 乘積為零,只可能是某個因式為零:

    sin⁡x=0或sin⁡x=−1\sin x = 0 \qquad \text{或} \qquad \sin x = -1

  4. 在 [0,2π)[0, 2\pi) 上分別求解。 正弦在週期的兩端與正中間為零,而最小值 −1-1 只達到一次:

    sin⁡x=0  ⇒  x=0, π(2π 被半開區間排除)\sin x = 0 \;\Rightarrow\; x = 0,\ \pi \qquad (2\pi \text{ 被半開區間排除})

    sin⁡x=−1  ⇒  x=3π2\sin x = -1 \;\Rightarrow\; x = \frac{3\pi}{2}

  5. 把所有根收齊並驗證。 解集是 {0, π, 3π2}\left\{0,\ \pi,\ \dfrac{3\pi}{2}\right\}。代回去:在 x=0x=0,0+0=00 + 0 = 0 ✓;在 x=πx=\pi,0+0=00 + 0 = 0 ✓;在 x=3π2x = \tfrac{3\pi}{2},(−1)2+(−1)=1−1=0(-1)^2 + (-1) = 1 - 1 = 0 ✓。在 [0,2π)[0,2\pi) 上掃描 22 百萬個點,零點只出現在 00、π\pi 與 1.5π1.5\pi,所以沒有遺漏——特別是常見誘答清單裡的 2π3\tfrac{2\pi}{3} 與 4π3\tfrac{4\pi}{3},代入會得到 34±32≠0\tfrac34 \pm \tfrac{\sqrt3}{2} \neq 0。

Answer

x∈{0, π, 3π2}x \in \left\{0,\ \pi,\ \frac{3\pi}{2}\right\}

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