Рассмотрим уравнение:
[ 2 \cos^2 x - \cos x - 1 = 0. ]
Это квадратное уравнение относительно (\cos x). Давайте введем замену: ( y = \cos x ). Тогда уравнение примет вид:
[ 2y^2 - y - 1 = 0. ]
Решим это квадратное уравнение с помощью дискриминанта. Формула для дискриминанта квадратного уравнения ( ay^2 + by + c = 0 ) выглядит так:
[ D = b^2 - 4ac. ]
Подставим наши значения:
[ a = 2, \quad b = -1, \quad c = -1. ]
Тогда дискриминант будет:
[ D = (-1)^2 - 4 \cdot 2 \cdot (-1) = 1 + 8 = 9. ]
Поскольку дискриминант положителен, уравнение имеет два различных вещественных корня. Найдем их по формуле:
[ y_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a}. ]
Подставляем наши значения:
[ y_{1,2} = \frac{1 \pm \sqrt{9}}{4} = \frac{1 \pm 3}{4}. ]
Таким образом, получаем два решения:
- ( y_1 = \frac{1 + 3}{4} = 1 ),
- ( y_2 = \frac{1 - 3}{4} = -\frac{1}{2}. )
Теперь вернемся к исходной переменной (\cos x):
- (\cos x = 1),
- (\cos x = -\frac{1}{2}).
Рассмотрим каждое из решений.
- (\cos x = 1).
Это равенство выполняется, когда ( x = 2\pi k ), где ( k ) — целое число.
- (\cos x = -\frac{1}{2}).
Это равенство выполняется, когда ( x = \pm \frac{2\pi}{3} + 2\pi k ), где ( k ) — целое число.
Таким образом, общее решение уравнения:
[ x = 2\pi k, ]
[ x = \pm \frac{2\pi}{3} + 2\pi k, ]
где ( k ) — любое целое число.