Giải phương trình \[\cos 3x\tan 5x = \sin 7x\]

ĐKXĐ: \[\cos 5x \ne 0 \Leftrightarrow 5x \ne \frac{\pi }{2} + m\pi \Leftrightarrow x \ne \frac{\pi }{{10}} + \frac{{m\pi }}{5}\,\,\left( {m \in \mathbb{Z}} \right)\]

\[cos3xtan5x = sin7x\]

\[ \Leftrightarrow cos3xsin5x = sin7xcos5x\]

\[ \Leftrightarrow \frac{1}{2}(sin8x + sin2x) = \frac{1}{2}(sin12x + sin2x)\]

\[ \Leftrightarrow sin8x + sin2x = sin12x + sin2x\]

\[ \Leftrightarrow sin12x = sin8x\]

\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{12x = 8x + k2\pi }\\{12x = \pi - 8x + k2\pi }\end{array}} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = \frac{{k\pi }}{2}}\\{x = \frac{\pi }{{20}} + \frac{{k\pi }}{{10}}}\end{array}} \right.(k \in \mathbb{Z})\)

Đối chiếu điều kiện ta có:

\[\begin{array}{*{20}{l}}{\,\,\,\,\,\,\frac{{k\pi }}{2} \ne \frac{\pi }{{10}} + \frac{{m\pi }}{5}\,\,\left( {k,\,\,m \in \mathbb{Z}} \right)}\\{ \Leftrightarrow 5k \ne 1 + 2m}\\{ \Leftrightarrow k \ne \frac{{1 + 2m}}{5}}\end{array}\]

Do \[k \in \mathbb{Z}\] nên:\[k = \frac{{1 + 2m}}{5} \Leftrightarrow \frac{{1 + 2m}}{5}\] là số nguyên. Mà 1+2m luôn lẻ nên\[\frac{{1 + 2m}}{5}\] không chia hết cho 2 với mọi m. Do đó, nếu\[k \ne \frac{{1 + 2m}}{5}\] thì k phải là số nguyên chẵn.

⇒kchẵn, đặt k=2n, khi đó ta có \[x = \frac{{2n\pi }}{2} = n\pi \left( {n \in \mathbb{Z}} \right)\]

\[\begin{array}{*{20}{l}}{\,\,\,\,\,\,\frac{\pi }{{20}} + \frac{{k\pi }}{{10}} \ne \frac{\pi }{{10}} + \frac{{m\pi }}{5}\,\,\left( {k,\,\,m \in \mathbb{Z}} \right)}\\{ \Leftrightarrow 1 + 2k \ne 2 + 4m}\end{array}\]

Vì\[1 + 2k\] lẻ,\[2 + 4m\] chẵn nên\[1 + 2k \ne 2 + 4m\] luôn đúng với mọi\[k,\,\,m \in \mathbb{Z}\]

Vậy nghiệm của phương trình đã cho là:\[x = n\pi ;\,\,x = \frac{\pi }{{20}} + \frac{{k\pi }}{{10}}\,\,\left( {k,\,\,n \in \mathbb{Z}} \right)\]