Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела росатом
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#79624

При каких целых n  функция f(x)= cosnx ⋅sin 15x-
             n2  имеет период T = 5π  ?

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нас интересуют случаи, когда период равен 5π. Как можно выразить это условие для нашей функции?

Подсказка 2

Конечно, значения функции в точках x и x+5π будут одинаковы, так что можно приравнять значения функции. Мы получили тригонометрическое уравнение, которое приводится к виду "произведение трёх множителей = 0" (обратите внимание, что значение косинуса зависит от значения аргумента, так что тут нужно отдельно разобрать два случая). Обычно после этого достаточно просто найти, когда зануляется каждый множитель, но помните, что наша задача - не найти такие x, а выяснить, при каких n выражение зануляется для любых аргументов.

Подсказка 3

Подумайте, при всех ли x значение наших тригонометрических функций может обращаться в 0? Если мы можем выразить x через n, π и k, то можем найти и отношение х к π. Что мы можем сказать о его рациональности?

Подсказка 4

Конечно, у нас получится, что х/π — рациональное число. Но мы всегда можем подобрать такой х, что х/π будет иррациональным числом (например, х=π²). То есть при некоторых х такое выражение всегда ненулевое. Тогда остаётся выяснить, для каких множителей отношение х/π может быть иррациональным, и найти, при каких целых n они могут обращаться в 0.

Показать ответ и решение

Условие задачи равносильно тому, что при всех вещественных x

             15(x+-5π)          15x-
cosn(x+ 5π)⋅sin    n2   = cosnx⋅sin n2

(a) если n  чётно, то имеем равенство

        15(x +5π)          15x
cosnx⋅sin---n2---= cosnx ⋅sinn2-

     (                 )
cosnx  sin15x+275π-− sin152x = 0
           n        n

2cosnx⋅cos( 30x-+75π) ⋅sin 75π= 0
             2n2       2n2

Найдём нули первых двух косинусов

cosnx =0  ⇔   nx= π +πk (k ∈ℤ)  ⇔   x = 1-+ k
                 2                π   2n   n

  (        )
cos  30x-+75π- =0  ⇔   30x+-75π-= π+ πm (m ∈ℤ)  ⇔   x= n2 + mn2-− 5
      2n2              2n2     2                 π  60   30   2

В обоих случаях отношение x  к π  рационально. Поэтому найдется такое значение x,  при котором два косинуса не обращаются в ноль (например,     2
x= π  ). Отсюда следует, что условие задачи равносильно равенству

  75π         75π                    2
sin2n2 =0  ⇔   2n2 = πt (t∈ℤ) ⇔  75= 2n t,

которое не может быть выполнено, так как число 75  нечетно.

(b) если n  нечётно, то имеем равенство

          15(x+ 5π)          15x
− cosnx ⋅sin ---n2---= cosnx ⋅sin n2-

     (                 )
cosnx  sin15x+275π-+ sin152x = 0
           n        n

2cosnx⋅sin( 30x+-75π)⋅cos75π= 0
             2n2       2n2

Найдём нули первых двух множителей

                 π                x   1   k
cosnx =0  ⇔   nx= 2 +πk (k ∈ℤ)  ⇔   π = 2n-+ n

  (        )                                       2
sin 30x+2n275π- = 0  ⇔   30x2+n725π-=πm (m ∈ℤ)  ⇔   xπ = n3m0-− 52

В обоих случаях отношение x  к π  рационально. Поэтому найдется такое значение x,  при котором два косинуса не обращаются в ноль (например, x= π2  ). Отсюда следует, что условие задачи равносильно равенству

   75π-        75π   π                    2    2
cos 2n2 = 0 ⇔   2n2 = 2 + πt (t∈ℤ) ⇔  75 =2n t+2n

75
n2 = 2t+ 1

Так как 75
n2  — целое, то n2 = 25  или n2 =1,  отсюда

n ∈{−5;−1;1;5}
Ответ:

±1, ±5

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!