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3tan^4(θ)+1= 2/(tan^2(θ))

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Solución

3tan4(θ)+1=tan2(θ)2​

Solución

θ=0.71287…+πn,θ=−0.71287…+πn
+1
Grados
θ=40.84445…∘+180∘n,θ=−40.84445…∘+180∘n
Pasos de solución
3tan4(θ)+1=tan2(θ)2​
Usando el método de sustitución
3tan4(θ)+1=tan2(θ)2​
Sea: tan(θ)=u3u4+1=u22​
3u4+1=u22​:u=0.74741…​,u=−0.74741…​
3u4+1=u22​
Multiplicar ambos lados por u2
3u4+1=u22​
Multiplicar ambos lados por u23u4u2+1⋅u2=u22​u2
Simplificar 3u4u2:3u6
3u4u2+1⋅u2=u22​u2
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+cu4u2=u4+2=3u4+2
Sumar: 4+2=6=3u6
3u6+u2=2
3u6+u2=2
Resolver 3u6+u2=2:u=0.74741…​,u=−0.74741…​
3u6+u2=2
Desplace 2a la izquierda
3u6+u2=2
Restar 2 de ambos lados3u6+u2−2=2−2
Simplificar3u6+u2−2=0
3u6+u2−2=0
Re-escribir la ecuación con v=u2 y v3=u63v3+v−2=0
Resolver 3v3+v−2=0:v≈0.74741…
3v3+v−2=0
Encontrar una solución para 3v3+v−2=0 utilizando el método de Newton-Raphson:v≈0.74741…
3v3+v−2=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(v)=3v3+v−2
Hallar f′(v):9v2+1
dvd​(3v3+v−2)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dvd​(3v3)+dvdv​−dvd​(2)
dvd​(3v3)=9v2
dvd​(3v3)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=3dvd​(v3)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3⋅3v3−1
Simplificar=9v2
dvdv​=1
dvdv​
Aplicar la regla de derivación: dvdv​=1=1
dvd​(2)=0
dvd​(2)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=9v2+1−0
Simplificar=9v2+1
Sea v0​=2Calcular vn+1​ hasta que Δvn+1​<0.000001
v1​=1.35135…:Δv1​=0.64864…
f(v0​)=3⋅23+2−2=24f′(v0​)=9⋅22+1=37v1​=1.35135…
Δv1​=∣1.35135…−2∣=0.64864…Δv1​=0.64864…
v2​=0.96393…:Δv2​=0.38741…
f(v1​)=3⋅1.35135…3+1.35135…−2=6.75466…f′(v1​)=9⋅1.35135…2+1=17.43535…v2​=0.96393…
Δv2​=∣0.96393…−1.35135…∣=0.38741…Δv2​=0.38741…
v3​=0.78760…:Δv3​=0.17633…
f(v2​)=3⋅0.96393…3+0.96393…−2=1.65095…f′(v2​)=9⋅0.96393…2+1=9.36261…v3​=0.78760…
Δv3​=∣0.78760…−0.96393…∣=0.17633…Δv3​=0.17633…
v4​=0.74912…:Δv4​=0.03847…
f(v3​)=3⋅0.78760…3+0.78760…−2=0.25330…f′(v3​)=9⋅0.78760…2+1=6.58288…v4​=0.74912…
Δv4​=∣0.74912…−0.78760…∣=0.03847…Δv4​=0.03847…
v5​=0.74741…:Δv5​=0.00170…
f(v4​)=3⋅0.74912…3+0.74912…−2=0.01032…f′(v4​)=9⋅0.74912…2+1=6.05069…v5​=0.74741…
Δv5​=∣0.74741…−0.74912…∣=0.00170…Δv5​=0.00170…
v6​=0.74741…:Δv6​=3.25433E−6
f(v5​)=3⋅0.74741…3+0.74741…−2=0.00001…f′(v5​)=9⋅0.74741…2+1=6.02770…v6​=0.74741…
Δv6​=∣0.74741…−0.74741…∣=3.25433E−6Δv6​=3.25433E−6
v7​=0.74741…:Δv7​=1.1819E−11
f(v6​)=3⋅0.74741…3+0.74741…−2=7.12408E−11f′(v6​)=9⋅0.74741…2+1=6.02766…v7​=0.74741…
Δv7​=∣0.74741…−0.74741…∣=1.1819E−11Δv7​=1.1819E−11
v≈0.74741…
Aplicar la división larga Equation0:v−0.74741…3v3+v−2​=3v2+2.24224…v+2.67588…
3v2+2.24224…v+2.67588…≈0
Encontrar una solución para 3v2+2.24224…v+2.67588…=0 utilizando el método de Newton-Raphson:Sin solución para v∈R
3v2+2.24224…v+2.67588…=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(v)=3v2+2.24224…v+2.67588…
Hallar f′(v):6v+2.24224…
dvd​(3v2+2.24224…v+2.67588…)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dvd​(3v2)+dvd​(2.24224…v)+dvd​(2.67588…)
dvd​(3v2)=6v
dvd​(3v2)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=3dvd​(v2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3⋅2v2−1
Simplificar=6v
dvd​(2.24224…v)=2.24224…
dvd​(2.24224…v)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=2.24224…dvdv​
Aplicar la regla de derivación: dvdv​=1=2.24224…⋅1
Simplificar=2.24224…
dvd​(2.67588…)=0
dvd​(2.67588…)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=6v+2.24224…+0
Simplificar=6v+2.24224…
Sea v0​=−1Calcular vn+1​ hasta que Δvn+1​<0.000001
v1​=−0.08625…:Δv1​=0.91374…
f(v0​)=3(−1)2+2.24224…(−1)+2.67588…=3.43364…f′(v0​)=6(−1)+2.24224…=−3.75775…v1​=−0.08625…
Δv1​=∣−0.08625…−(−1)∣=0.91374…Δv1​=0.91374…
v2​=−1.53853…:Δv2​=1.45228…
f(v1​)=3(−0.08625…)2+2.24224…(−0.08625…)+2.67588…=2.50480…f′(v1​)=6(−0.08625…)+2.24224…=1.72473…v2​=−1.53853…
Δv2​=∣−1.53853…−(−0.08625…)∣=1.45228…Δv2​=1.45228…
v3​=−0.63319…:Δv3​=0.90533…
f(v2​)=3(−1.53853…)2+2.24224…(−1.53853…)+2.67588…=6.32739…f′(v2​)=6(−1.53853…)+2.24224…=−6.98896…v3​=−0.63319…
Δv3​=∣−0.63319…−(−1.53853…)∣=0.90533…Δv3​=0.90533…
v4​=0.94614…:Δv4​=1.57933…
f(v3​)=3(−0.63319…)2+2.24224…(−0.63319…)+2.67588…=2.45891…f′(v3​)=6(−0.63319…)+2.24224…=−1.55693…v4​=0.94614…
Δv4​=∣0.94614…−(−0.63319…)∣=1.57933…Δv4​=1.57933…
v5​=0.00121…:Δv5​=0.94492…
f(v4​)=3⋅0.94614…2+2.24224…⋅0.94614…+2.67588…=7.48291…f′(v4​)=6⋅0.94614…+2.24224…=7.91909…v5​=0.00121…
Δv5​=∣0.00121…−0.94614…∣=0.94492…Δv5​=0.94492…
v6​=−1.18951…:Δv6​=1.19073…
f(v5​)=3⋅0.00121…2+2.24224…⋅0.00121…+2.67588…=2.67862…f′(v5​)=6⋅0.00121…+2.24224…=2.24956…v6​=−1.18951…
Δv6​=∣−1.18951…−0.00121…∣=1.19073…Δv6​=1.19073…
v7​=−0.32052…:Δv7​=0.86898…
f(v6​)=3(−1.18951…)2+2.24224…(−1.18951…)+2.67588…=4.25353…f′(v6​)=6(−1.18951…)+2.24224…=−4.89483…v7​=−0.32052…
Δv7​=∣−0.32052…−(−1.18951…)∣=0.86898…Δv7​=0.86898…
v8​=−7.42043…:Δv8​=7.09990…
f(v7​)=3(−0.32052…)2+2.24224…(−0.32052…)+2.67588…=2.26540…f′(v7​)=6(−0.32052…)+2.24224…=0.31907…v8​=−7.42043…
Δv8​=∣−7.42043…−(−0.32052…)∣=7.09990…Δv8​=7.09990…
No se puede encontrar solución
La solución esv≈0.74741…
v≈0.74741…
Sustituir hacia atrás la v=u2,resolver para u
Resolver u2=0.74741…:u=0.74741…​,u=−0.74741…​
u2=0.74741…
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=0.74741…​,u=−0.74741…​
Las soluciones son
u=0.74741…​,u=−0.74741…​
u=0.74741…​,u=−0.74741…​
Verificar las soluciones
Encontrar los puntos no definidos (singularidades):u=0
Tomar el(los) denominador(es) de u22​ y comparar con cero
Resolver u2=0:u=0
u2=0
Aplicar la regla xn=0⇒x=0
u=0
Los siguientes puntos no están definidosu=0
Combinar los puntos no definidos con las soluciones:
u=0.74741…​,u=−0.74741…​
Sustituir en la ecuación u=tan(θ)tan(θ)=0.74741…​,tan(θ)=−0.74741…​
tan(θ)=0.74741…​,tan(θ)=−0.74741…​
tan(θ)=0.74741…​:θ=arctan(0.74741…​)+πn
tan(θ)=0.74741…​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
tan(θ)=0.74741…​
Soluciones generales para tan(θ)=0.74741…​tan(x)=a⇒x=arctan(a)+πnθ=arctan(0.74741…​)+πn
θ=arctan(0.74741…​)+πn
tan(θ)=−0.74741…​:θ=arctan(−0.74741…​)+πn
tan(θ)=−0.74741…​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
tan(θ)=−0.74741…​
Soluciones generales para tan(θ)=−0.74741…​tan(x)=−a⇒x=arctan(−a)+πnθ=arctan(−0.74741…​)+πn
θ=arctan(−0.74741…​)+πn
Combinar toda las solucionesθ=arctan(0.74741…​)+πn,θ=arctan(−0.74741…​)+πn
Mostrar soluciones en forma decimalθ=0.71287…+πn,θ=−0.71287…+πn

Gráfica

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Ejemplos populares

tan(θ/2+pi/4)=1,0<= θ<= 2pisin(x+pi/6)+sin(x-pi/6)=(sqrt(3))/2solvefor c,s=(sin^2(c))/23sin^2(θ)+4cos^2(θ)=4sin(3x)+1=cos(3x)
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