Конечно, давайте разберем, почему решение уравнения (\tan(x) = -1) имеет вид (x = -\frac{\pi}{4} + \pi n), где (n) — целое число.
Функция тангенса, (\tan(x)), определяется как отношение синуса к косинусу:
[
\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}
]
Значение (\tan(x) = -1) означает, что синус и косинус имеют одинаковые по модулю, но противоположные по знаку значения. Это происходит, когда:
[
\sin(x) = -\cos(x)
]
Итак, чтобы понять, при каких значениях (x) это возможно, рассмотрим основные углы, на которых (\tan(x)) принимает значение -1.
Основной угол: Вспомним основные значения тригонометрических функций. Тангенс равен -1 при угле (-\frac{\pi}{4}) (или (-45) градусов), потому что:
[
\tan\left(-\frac{\pi}{4}\right) = \frac{\sin\left(-\frac{\pi}{4}\right)}{\cos\left(-\frac{\pi}{4}\right)} = \frac{-\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = -1
]
Периодичность функции тангенса: Тангенс — это периодическая функция с периодом (\pi). Это значит, что если (\tan(x) = -1) при каком-то (x), то (\tan(x + \pi) = -1) будет тоже верно. Таким образом, чтобы учесть все возможные решения, мы добавляем период (\pi):
[
x = -\frac{\pi}{4} + \pi n
]
где (n) — любое целое число. Это выражает периодичность тангенса и учитывает все углы, при которых (\tan(x) = -1).
Таким образом, общее решение уравнения (\tan(x) = -1) — это (x = -\frac{\pi}{4} + \pi n), где (n) может быть любым целым числом.