Для решения уравнения ( \cos^2 x + 3\sin x - 3 = 0 ), мы можем использовать тригонометрическое тождество, которое связывает синус и косинус:
[ \cos^2 x = 1 - \sin^2 x ]
Заменим ( \cos^2 x ) на ( 1 - \sin^2 x ) в нашем уравнении:
[ 1 - \sin^2 x + 3\sin x - 3 = 0 ]
Упростим уравнение:
[ -\sin^2 x + 3\sin x - 2 = 0 ]
Для удобства решения можно сделать замену ( \sin x = y ), тогда уравнение примет вид:
[ -y^2 + 3y - 2 = 0 ]
Это квадратное уравнение, и его можно решить через дискриминант. Коэффициенты здесь ( a = -1 ), ( b = 3 ), ( c = -2 ). Дискриминант ( D ) вычисляется по формуле:
[ D = b^2 - 4ac = 3^2 - 4 \cdot (-1) \cdot (-2) = 9 - 8 = 1 ]
Так как дискриминант положителен, уравнение имеет два решения:
[ y = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{-3 \pm \sqrt{1}}{-2} ]
[ y_1 = \frac{-3 + 1}{-2} = 1 ]
[ y_2 = \frac{-3 - 1}{-2} = 2 ]
Однако ( y = \sin x ) должно находиться в пределах от -1 до 1, поэтому ( y = 2 ) не подходит. Следовательно, у нас остаётся только ( y = 1 ).
Значит, ( \sin x = 1 ). Это возможно, когда ( x = \frac{\pi}{2} + 2k\pi ), где ( k ) — любое целое число.
Итак, решение исходного уравнения:
[ x = \frac{\pi}{2} + 2k\pi ]
где ( k ) — любое целое число.