Рассмотрим уравнение:
[
\cos(5x) = \cos(7x)
]
1. Основное свойство косинуса
Вспомним, что для косинуса выполняется равенство:
[
\cos(a) = \cos(b) \quad \text{тогда и только тогда, когда:}
]
[
a = b + 2\pi k \quad \text{или} \quad a = -b + 2\pi k, \quad k \in \mathbb{Z},
]
где (k) — целое число.
Применим это свойство к нашему уравнению ( \cos(5x) = \cos(7x) ).
2. Первый случай: (5x = 7x + 2\pi k)
Рассмотрим первый случай:
[
5x = 7x + 2\pi k
]
Упростим это уравнение, собрав все члены с (x) в одну часть:
[
5x - 7x = 2\pi k
]
[
-2x = 2\pi k
]
Разделим обе части на (-2):
[
x = -\pi k
]
То есть, в этом случае (x = -\pi k), где (k \in \mathbb{Z}).
3. Второй случай: (5x = -7x + 2\pi k)
Рассмотрим второй случай:
[
5x = -7x + 2\pi k
]
Упростим, собрав все члены с (x) в одну часть:
[
5x + 7x = 2\pi k
]
[
12x = 2\pi k
]
Разделим обе части на 12:
[
x = \frac{\pi k}{6}
]
То есть, в этом случае (x = \frac{\pi k}{6}), где (k \in \mathbb{Z}).
4. Общий вывод
Решением уравнения (\cos(5x) = \cos(7x)) являются два семейства значений (x), которые можно записать как:
[
x = -\pi k \quad \text{или} \quad x = \frac{\pi k}{6}, \quad k \in \mathbb{Z}.
]
Или в объединённой форме:
[
x \in {-\pi k, \frac{\pi k}{6} \mid k \in \mathbb{Z}}.
]
Таким образом, (x) принимает значения из двух разных арифметических прогрессий.