Для того чтобы решить уравнение ( \sin 2x = \sqrt{3} \sin\left(\frac{3\pi}{2} - x\right) ), начнем с преобразования правой части уравнения.
Шаг 1: Преобразование правой части уравнения
Используем формулу приведения для синуса:
[
\sin\left(\frac{3\pi}{2} - x\right) = -\cos x
]
Таким образом, уравнение переписывается в виде:
[
\sin 2x = -\sqrt{3} \cos x
]
Шаг 2: Использование тригонометрических тождеств
Теперь используем следующее тригонометрическое тождество для левой части:
[
\sin 2x = 2 \sin x \cos x
]
Подставляя это в уравнение, получаем:
[
2 \sin x \cos x = -\sqrt{3} \cos x
]
Шаг 3: Упрощение уравнения
Сократим уравнение на ( \cos x ) (при условии, что ( \cos x \neq 0 )), получаем:
[
2 \sin x = -\sqrt{3}
]
[
\sin x = -\frac{\sqrt{3}}{2}
]
Шаг 4: Найдем общий вид решений
Рассмотрим уравнение ( \sin x = -\frac{\sqrt{3}}{2} ). Значение (-\frac{\sqrt{3}}{2}) синус принимает в точках:
[
x = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi \quad \text{и} \quad x = -\frac{2\pi}{3} + 2k\pi
]
где ( k ) — целое число.
Шаг 5: Проверим условие (\cos x = 0)
Если (\cos x = 0), то (x = \frac{\pi}{2} + n\pi), где (n) — целое число. Подставим в исходное уравнение:
[
\sin(2x) = \sin(\pi + 2n\pi) = 0
]
[
-\sqrt{3} \cos x = 0
]
Обе части равны нулю при (\cos x = 0), следовательно, решения (x = \frac{\pi}{2} + n\pi) также подходят.
Шаг 6: Найдем все корни на отрезке ([3\pi; 4\pi])
Теперь найдём конкретные значения, укладывающиеся в отрезок ([3\pi; 4\pi]).
Для (x = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi):
- (k=2): (x = -\frac{\pi}{3} + 4\pi = \frac{11\pi}{3})
Для (x = -\frac{2\pi}{3} + 2k\pi):
- (k=2): (x = -\frac{2\pi}{3} + 4\pi = \frac{10\pi}{3})
Для (x = \frac{\pi}{2} + n\pi):
- (n=5): (x = \frac{\pi}{2} + 5\pi = \frac{11\pi}{2})
Теперь проверим попадание в отрезок ([3\pi; 4\pi]):
- (\frac{11\pi}{3} \approx 3.67\pi) (подходит)
- (\frac{10\pi}{3} \approx 3.33\pi) (подходит)
- (\frac{11\pi}{2} \approx 5.5\pi) (не подходит)
Итак, корни уравнения, принадлежащие отрезку ([3\pi; 4\pi]), это:
[
x = \frac{11\pi}{3}, \quad x = \frac{10\pi}{3}
]