Для решения уравнения ( 4\sin^2 x - 12\sin x + 5 = 0 ), введем замену: ( t = \sin x ). Тогда уравнение принимает вид:
[ 4t^2 - 12t + 5 = 0. ]
Это квадратное уравнение относительно ( t ). Решим его с помощью дискриминанта:
[ D = b^2 - 4ac = (-12)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 5 = 144 - 80 = 64. ]
Так как дискриминант положителен, уравнение имеет два различных корня:
[ t_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{12 \pm 8}{8}. ]
Вычислим эти корни:
[ t_1 = \frac{12 + 8}{8} = \frac{20}{8} = \frac{5}{2}, ]
[ t_2 = \frac{12 - 8}{8} = \frac{4}{8} = \frac{1}{2}. ]
Так как ( \sin x ) принимает значения только в диапазоне ([-1, 1]), корень ( t_1 = \frac{5}{2} ) не удовлетворяет этому условию и мы его отбрасываем. Остается только ( t_2 = \frac{1}{2} ).
Теперь решаем уравнение ( \sin x = \frac{1}{2} ).
Значение ( \sin x = \frac{1}{2} ) достигается при:
[ x = \frac{\pi}{6} + 2k\pi \quad \text{и} \quad x = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi, ]
где ( k ) — целое число.
Найдем такие ( x ), которые входят в отрезок ([- \pi, 2\pi]).
( x = \frac{\pi}{6} + 2k\pi ):
- Для ( k = -1 ), ( x = \frac{\pi}{6} - 2\pi = \frac{\pi}{6} - \frac{12\pi}{6} = -\frac{11\pi}{6} ).
- Для ( k = 0 ), ( x = \frac{\pi}{6} ).
- Для ( k = 1 ), ( x = \frac{\pi}{6} + 2\pi = \frac{\pi}{6} + \frac{12\pi}{6} = \frac{13\pi}{6} ).
( x = \frac{5\pi}{6} + 2k\pi ):
- Для ( k = -1 ), ( x = \frac{5\pi}{6} - 2\pi = \frac{5\pi}{6} - \frac{12\pi}{6} = -\frac{7\pi}{6} ).
- Для ( k = 0 ), ( x = \frac{5\pi}{6} ).
- Для ( k = 1 ), ( x = \frac{5\pi}{6} + 2\pi = \frac{5\pi}{6} + \frac{12\pi}{6} = \frac{17\pi}{6} ).
Теперь отберем значения, которые принадлежат отрезку ([- \pi, 2\pi]):
- (-\frac{11\pi}{6}) попадает в ([- \pi, 2\pi]),
- (-\frac{7\pi}{6}) попадает в ([- \pi, 2\pi]),
- (\frac{\pi}{6}) попадает в ([- \pi, 2\pi]),
- (\frac{5\pi}{6}) попадает в ([- \pi, 2\pi]).
Таким образом, корни уравнения, принадлежащие отрезку ([- \pi, 2\pi]), это:
[ x = -\frac{11\pi}{6}, -\frac{7\pi}{6}, \frac{\pi}{6}, \frac{5\pi}{6}. ]