Рассмотрим уравнение (\cos\left(\frac{\pi}{2} + 2x\right) = \sqrt{2} \sin x).
Шаг 1: Преобразование левой части
Используем формулу приведения для косинуса:
[
\cos\left(\frac{\pi}{2} + \alpha\right) = -\sin \alpha
]
Следовательно, левая часть уравнения становится:
[
\cos\left(\frac{\pi}{2} + 2x\right) = -\sin(2x)
]
Шаг 2: Уравнение после подстановки
Теперь уравнение имеет вид:
[
-\sin(2x) = \sqrt{2} \sin x
]
Шаг 3: Преобразование и упрощение
Используем формулу для синуса двойного угла:
[
\sin(2x) = 2 \sin x \cos x
]
Таким образом, уравнение становится:
[
-2 \sin x \cos x = \sqrt{2} \sin x
]
Шаг 4: Разделим на (\sin x)
При (\sin x \neq 0), можно разделить обе части уравнения на (\sin x):
[
-2 \cos x = \sqrt{2}
]
[
\cos x = -\frac{\sqrt{2}}{2}
]
Шаг 5: Решение уравнения (\cos x = -\frac{\sqrt{2}}{2})
Это уравнение соответствует углам, где косинус равен (-\frac{\sqrt{2}}{2}). Данное значение косинуса принимается в следующих точках на тригонометрической окружности:
[
x = \frac{3\pi}{4} + 2k\pi \quad \text{и} \quad x = \frac{5\pi}{4} + 2k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}
]
Шаг 6: Рассмотрение случая (\sin x = 0)
Если (\sin x = 0), то:
[
x = n\pi, \quad n \in \mathbb{Z}
]
Однако, подставляя эти значения в исходное уравнение, мы видим, что они не удовлетворяют уравнению. Значит, (\sin x = 0) не является решением в данном контексте.
Итоговое решение
Таким образом, общее решение уравнения:
[
x = \frac{3\pi}{4} + 2k\pi \quad \text{или} \quad x = \frac{5\pi}{4} + 2k\pi, \quad k \in \mathbb{Z}
]