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tan(1/2 x)=3cos(1/2 x)

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Solución

tan(21​x)=3cos(21​x)

Solución

x=2⋅1.01055…+4πn,x=2π−2⋅1.01055…+4πn
+1
Grados
x=115.80111…∘+720∘n,x=244.19888…∘+720∘n
Pasos de solución
tan(21​x)=3cos(21​x)
Restar 3cos(21​x) de ambos ladostan(2x​)−3cos(2x​)=0
Expresar con seno, cosenocos(2x​)sin(2x​)​−3cos(2x​)=0
Simplificar cos(2x​)sin(2x​)​−3cos(2x​):cos(2x​)sin(2x​)−3cos2(2x​)​
cos(2x​)sin(2x​)​−3cos(2x​)
Convertir a fracción: 3cos(2x​)=cos(2x​)3cos(2x​)cos(2x​)​=cos(2x​)sin(2x​)​−cos(2x​)3cos(2x​)cos(2x​)​
Ya que los denominadores son iguales, combinar las fracciones: ca​±cb​=ca±b​=cos(2x​)sin(2x​)−3cos(2x​)cos(2x​)​
sin(2x​)−3cos(2x​)cos(2x​)=sin(2x​)−3cos2(2x​)
sin(2x​)−3cos(2x​)cos(2x​)
3cos(2x​)cos(2x​)=3cos2(2x​)
3cos(2x​)cos(2x​)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+ccos(2x​)cos(2x​)=cos1+1(2x​)=3cos1+1(2x​)
Sumar: 1+1=2=3cos2(2x​)
=sin(2x​)−3cos2(2x​)
=cos(2x​)sin(2x​)−3cos2(2x​)​
cos(2x​)sin(2x​)−3cos2(2x​)​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=0sin(2x​)−3cos2(2x​)=0
Sumar 3cos2(2x​) a ambos ladossin(2x​)=3cos2(2x​)
Elevar al cuadrado ambos ladossin2(2x​)=(3cos2(2x​))2
Restar (3cos2(2x​))2 de ambos ladossin2(2x​)−9cos4(2x​)=0
Factorizar sin2(2x​)−9cos4(2x​):(sin(2x​)+3cos2(2x​))(sin(2x​)−3cos2(2x​))
sin2(2x​)−9cos4(2x​)
Reescribir sin2(2x​)−9cos4(2x​) como sin2(2x​)−(3cos2(2x​))2
sin2(2x​)−9cos4(2x​)
Reescribir 9 como 32=sin2(2x​)−32cos4(2x​)
Aplicar las leyes de los exponentes: abc=(ab)ccos4(2x​)=(cos2(2x​))2=sin2(2x​)−32(cos2(2x​))2
Aplicar las leyes de los exponentes: ambm=(ab)m32(cos2(2x​))2=(3cos2(2x​))2=sin2(2x​)−(3cos2(2x​))2
=sin2(2x​)−(3cos2(2x​))2
Aplicar la siguiente regla para binomios al cuadrado: x2−y2=(x+y)(x−y)sin2(2x​)−(3cos2(2x​))2=(sin(2x​)+3cos2(2x​))(sin(2x​)−3cos2(2x​))=(sin(2x​)+3cos2(2x​))(sin(2x​)−3cos2(2x​))
(sin(2x​)+3cos2(2x​))(sin(2x​)−3cos2(2x​))=0
Resolver cada parte por separadosin(2x​)+3cos2(2x​)=0orsin(2x​)−3cos2(2x​)=0
sin(2x​)+3cos2(2x​)=0:x=−2arcsin(637​−1​)+4πn,x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)+3cos2(2x​)=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
sin(2x​)+3cos2(2x​)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=sin(2x​)+3(1−sin2(2x​))
sin(2x​)+(1−sin2(2x​))⋅3=0
Usando el método de sustitución
sin(2x​)+(1−sin2(2x​))⋅3=0
Sea: sin(2x​)=uu+(1−u2)⋅3=0
u+(1−u2)⋅3=0:u=−6−1+37​​,u=61+37​​
u+(1−u2)⋅3=0
Desarrollar u+(1−u2)⋅3:u+3−3u2
u+(1−u2)⋅3
=u+3(1−u2)
Expandir 3(1−u2):3−3u2
3(1−u2)
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=3,b=1,c=u2=3⋅1−3u2
Multiplicar los numeros: 3⋅1=3=3−3u2
=u+3−3u2
u+3−3u2=0
Escribir en la forma binómica ax2+bx+c=0−3u2+u+3=0
Resolver con la fórmula general para ecuaciones de segundo grado:
−3u2+u+3=0
Formula general para ecuaciones de segundo grado:
Para a=−3,b=1,c=3u1,2​=2(−3)−1±12−4(−3)⋅3​​
u1,2​=2(−3)−1±12−4(−3)⋅3​​
12−4(−3)⋅3​=37​
12−4(−3)⋅3​
Aplicar la regla 1a=112=1=1−4(−3)⋅3​
Aplicar la regla −(−a)=a=1+4⋅3⋅3​
Multiplicar los numeros: 4⋅3⋅3=36=1+36​
Sumar: 1+36=37=37​
u1,2​=2(−3)−1±37​​
Separar las solucionesu1​=2(−3)−1+37​​,u2​=2(−3)−1−37​​
u=2(−3)−1+37​​:−6−1+37​​
2(−3)−1+37​​
Quitar los parentesis: (−a)=−a=−2⋅3−1+37​​
Multiplicar los numeros: 2⋅3=6=−6−1+37​​
Aplicar las propiedades de las fracciones: −ba​=−ba​=−6−1+37​​
u=2(−3)−1−37​​:61+37​​
2(−3)−1−37​​
Quitar los parentesis: (−a)=−a=−2⋅3−1−37​​
Multiplicar los numeros: 2⋅3=6=−6−1−37​​
Aplicar las propiedades de las fracciones: −b−a​=ba​−1−37​=−(1+37​)=61+37​​
Las soluciones a la ecuación de segundo grado son: u=−6−1+37​​,u=61+37​​
Sustituir en la ecuación u=sin(2x​)sin(2x​)=−6−1+37​​,sin(2x​)=61+37​​
sin(2x​)=−6−1+37​​,sin(2x​)=61+37​​
sin(2x​)=−6−1+37​​:x=−2arcsin(637​−1​)+4πn,x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)=−6−1+37​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
sin(2x​)=−6−1+37​​
Soluciones generales para sin(2x​)=−6−1+37​​sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πn2x​=arcsin(−6−1+37​​)+2πn,2x​=π+arcsin(6−1+37​​)+2πn
2x​=arcsin(−6−1+37​​)+2πn,2x​=π+arcsin(6−1+37​​)+2πn
Resolver 2x​=arcsin(−6−1+37​​)+2πn:x=−2arcsin(637​−1​)+4πn
2x​=arcsin(−6−1+37​​)+2πn
Simplificar arcsin(−6−1+37​​)+2πn:−arcsin(637​−1​)+2πn
arcsin(−6−1+37​​)+2πn
Utilizar la siguiente propiedad: arcsin(−x)=−arcsin(x)arcsin(−637​−1​)=−arcsin(637​−1​)=−arcsin(637​−1​)+2πn
2x​=−arcsin(637​−1​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 2
2x​=−arcsin(637​−1​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 222x​=−2arcsin(637​−1​)+2⋅2πn
Simplificar
22x​=−2arcsin(637​−1​)+2⋅2πn
Simplificar 22x​:x
22x​
Dividir: 22​=1=x
Simplificar −2arcsin(637​−1​)+2⋅2πn:−2arcsin(637​−1​)+4πn
−2arcsin(637​−1​)+2⋅2πn
Multiplicar los numeros: 2⋅2=4=−2arcsin(637​−1​)+4πn
x=−2arcsin(637​−1​)+4πn
x=−2arcsin(637​−1​)+4πn
x=−2arcsin(637​−1​)+4πn
Resolver 2x​=π+arcsin(6−1+37​​)+2πn:x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2x​=π+arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 2
2x​=π+arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 222x​=2π+2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar
22x​=2π+2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar 22x​:x
22x​
Dividir: 22​=1=x
Simplificar 2π+2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn:2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2π+2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Multiplicar los numeros: 2⋅2=4=2π+2arcsin(637​−1​)+4πn
x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=−2arcsin(637​−1​)+4πn,x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)=61+37​​:Sin solución
sin(2x​)=61+37​​
−1≤sin(x)≤1Sinsolucioˊn
Combinar toda las solucionesx=−2arcsin(637​−1​)+4πn,x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)−3cos2(2x​)=0:x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)−3cos2(2x​)=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
sin(2x​)−3cos2(2x​)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=sin(2x​)−3(1−sin2(2x​))
sin(2x​)−(1−sin2(2x​))⋅3=0
Usando el método de sustitución
sin(2x​)−(1−sin2(2x​))⋅3=0
Sea: sin(2x​)=uu−(1−u2)⋅3=0
u−(1−u2)⋅3=0:u=6−1+37​​,u=6−1−37​​
u−(1−u2)⋅3=0
Desarrollar u−(1−u2)⋅3:u−3+3u2
u−(1−u2)⋅3
=u−3(1−u2)
Expandir −3(1−u2):−3+3u2
−3(1−u2)
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=−3,b=1,c=u2=−3⋅1−(−3)u2
Aplicar las reglas de los signos−(−a)=a=−3⋅1+3u2
Multiplicar los numeros: 3⋅1=3=−3+3u2
=u−3+3u2
u−3+3u2=0
Escribir en la forma binómica ax2+bx+c=03u2+u−3=0
Resolver con la fórmula general para ecuaciones de segundo grado:
3u2+u−3=0
Formula general para ecuaciones de segundo grado:
Para a=3,b=1,c=−3u1,2​=2⋅3−1±12−4⋅3(−3)​​
u1,2​=2⋅3−1±12−4⋅3(−3)​​
12−4⋅3(−3)​=37​
12−4⋅3(−3)​
Aplicar la regla 1a=112=1=1−4⋅3(−3)​
Aplicar la regla −(−a)=a=1+4⋅3⋅3​
Multiplicar los numeros: 4⋅3⋅3=36=1+36​
Sumar: 1+36=37=37​
u1,2​=2⋅3−1±37​​
Separar las solucionesu1​=2⋅3−1+37​​,u2​=2⋅3−1−37​​
u=2⋅3−1+37​​:6−1+37​​
2⋅3−1+37​​
Multiplicar los numeros: 2⋅3=6=6−1+37​​
u=2⋅3−1−37​​:6−1−37​​
2⋅3−1−37​​
Multiplicar los numeros: 2⋅3=6=6−1−37​​
Las soluciones a la ecuación de segundo grado son: u=6−1+37​​,u=6−1−37​​
Sustituir en la ecuación u=sin(2x​)sin(2x​)=6−1+37​​,sin(2x​)=6−1−37​​
sin(2x​)=6−1+37​​,sin(2x​)=6−1−37​​
sin(2x​)=6−1+37​​:x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)=6−1+37​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
sin(2x​)=6−1+37​​
Soluciones generales para sin(2x​)=6−1+37​​sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πn2x​=arcsin(6−1+37​​)+2πn,2x​=π−arcsin(6−1+37​​)+2πn
2x​=arcsin(6−1+37​​)+2πn,2x​=π−arcsin(6−1+37​​)+2πn
Resolver 2x​=arcsin(6−1+37​​)+2πn:x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2x​=arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 2
2x​=arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 222x​=2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar
22x​=2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar 22x​:x
22x​
Dividir: 22​=1=x
Simplificar 2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn:2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Multiplicar los numeros: 2⋅2=4=2arcsin(637​−1​)+4πn
x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Resolver 2x​=π−arcsin(6−1+37​​)+2πn:x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2x​=π−arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 2
2x​=π−arcsin(6−1+37​​)+2πn
Multiplicar ambos lados por 222x​=2π−2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar
22x​=2π−2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Simplificar 22x​:x
22x​
Dividir: 22​=1=x
Simplificar 2π−2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn:2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
2π−2arcsin(6−1+37​​)+2⋅2πn
Multiplicar los numeros: 2⋅2=4=2π−2arcsin(637​−1​)+4πn
x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
sin(2x​)=6−1−37​​:Sin solución
sin(2x​)=6−1−37​​
−1≤sin(x)≤1Sinsolucioˊn
Combinar toda las solucionesx=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Combinar toda las solucionesx=−2arcsin(637​−1​)+4πn,x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Verificar las soluciones sustituyendo en la ecuación original
Verificar las soluciones sustituyéndolas en tan(21​x)=3cos(21​x)
Quitar las que no concuerden con la ecuación.
Verificar la solución −2arcsin(637​−1​)+4πn:Falso
−2arcsin(637​−1​)+4πn
Sustituir n=1−2arcsin(637​−1​)+4π1
Multiplicar tan(21​x)=3cos(21​x) por x=−2arcsin(637​−1​)+4π1tan(21​(−2arcsin(637​−1​)+4π1))=3cos(21​(−2arcsin(637​−1​)+4π1))
Simplificar−1.59417…=1.59417…
⇒Falso
Verificar la solución 2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn:Falso
2π+2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Sustituir n=12π+2arcsin(6−1+37​​)+4π1
Multiplicar tan(21​x)=3cos(21​x) por x=2π+2arcsin(6−1+37​​)+4π1tan(21​(2π+2arcsin(6−1+37​​)+4π1))=3cos(21​(2π+2arcsin(6−1+37​​)+4π1))
Simplificar1.59417…=−1.59417…
⇒Falso
Verificar la solución 2arcsin(6−1+37​​)+4πn:Verdadero
2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Sustituir n=12arcsin(6−1+37​​)+4π1
Multiplicar tan(21​x)=3cos(21​x) por x=2arcsin(6−1+37​​)+4π1tan(21​(2arcsin(6−1+37​​)+4π1))=3cos(21​(2arcsin(6−1+37​​)+4π1))
Simplificar1.59417…=1.59417…
⇒Verdadero
Verificar la solución 2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn:Verdadero
2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Sustituir n=12π−2arcsin(6−1+37​​)+4π1
Multiplicar tan(21​x)=3cos(21​x) por x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4π1tan(21​(2π−2arcsin(6−1+37​​)+4π1))=3cos(21​(2π−2arcsin(6−1+37​​)+4π1))
Simplificar−1.59417…=−1.59417…
⇒Verdadero
x=2arcsin(6−1+37​​)+4πn,x=2π−2arcsin(6−1+37​​)+4πn
Mostrar soluciones en forma decimalx=2⋅1.01055…+4πn,x=2π−2⋅1.01055…+4πn

Gráfica

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Ejemplos populares

cos(2θ)=-1/2 ,0<= x<= 2picos(x)=-5/13sin^2(x)=6(cos(x)+1)2cos^2(x)-cos(x)=1,0<= x<= 2pi7sin^2(θ)-36sin(θ)+5=0
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