题目
Problem
Given that k is a constant, 0<k<1, state the number of solutions of the equation
(a) sinx=k in the interval 0<x⩽π
(b) tanx=k in the interval 0<x⩽π
(c) cos2x=k in the interval 0<x⩽100π
(d) sinx=k+1 in the interval −100π<x⩽100π
(4)
解答
(a)
解法一
思路
展开
当 0<k<1 时,水平线 y=k 在 0<x⩽π 内会与 y=sinx 相交两次:一次在第一象限,一次在第二象限。
答题过程
展开
For 0<k<1, the equation
sinx=k
has one solution in 0<x<2π and one solution in 2π<x<π.
Therefore the number of solutions is
2.
(b)
解法一
思路
展开
tanx 的周期是 π,在 0<x<π 内只有第一象限那一次取正值 k。在第二象限,tanx<0。
答题过程
展开
Since 0<k<1, tanx=k has one solution in the first quadrant.
On 2π<x<π, tanx<0, so there are no further solutions.
Therefore the number of solutions is
1.
(c)
解法一
思路
展开
令 u=2x,则区间变成 0<u⩽200π。cosu=k 在每个完整的 2π 周期内有两个解,而 0 到 200π 一共有 100 个周期。
答题过程
展开
Let
u=2x.
As 0<x⩽100π,
0<u⩽200π.
For 0<k<1, the equation
cosu=k
has two solutions in each interval of length 2π.
There are 100 complete periods in 0<u⩽200π, so the number of solutions is
100×2=200.
(d)
解法一
思路
展开
因为 0<k<1,所以 1<k+1<2。但 sinx 的最大值是 1,不可能等于一个大于 1 的数。
答题过程
展开
Since
0<k<1,
we have
1<k+1<2.
But
−1⩽sinx⩽1.
Therefore sinx=k+1 has no solutions.
The number of solutions is
0.