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3tan(x)+cot(x)<5sin(x)

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Solución

3tan(x)+cot(x)<5sin(x)

Solución

2π​+2πn<x<π+2πnor23π​+2πn<x<2π+2πn
+2
Notación de intervalos
(2π​+2πn,π+2πn)∪(23π​+2πn,2π+2πn)
Decimal
1.57079…+2πn<x<3.14159…+2πnor4.71238…+2πn<x<6.28318…+2πn
Pasos de solución
3tan(x)+cot(x)<5sin(x)
Desplace 5sin(x)a la izquierda
3tan(x)+cot(x)<5sin(x)
Restar 5sin(x) de ambos lados3tan(x)+cot(x)−5sin(x)<5sin(x)−5sin(x)
3tan(x)+cot(x)−5sin(x)<0
3tan(x)+cot(x)−5sin(x)<0
Periodicidad de 3tan(x)+cot(x)−5sin(x):2π
La periodicidad combinada de la suma de funciones periódicas es el mínimo común múltiplo de los períodos3tan(x),cot(x),5sin(x)
Periodicidad de 3tan(x):π
La periodicidad de a⋅tan(bx+c)+d=∣b∣periodicidaddetan(x)​La periodicidad de tan(x)es π=∣1∣π​
Simplificar=π
Periodicidad de cot(x):π
La periodicidad de cot(x)es π=π
Periodicidad de 5sin(x):2π
La periodicidad de a⋅sin(bx+c)+d=∣b∣periodicidaddesin(x)​La periodicidad de sin(x)es 2π=∣1∣2π​
Simplificar=2π
Combinar períodos: π,π,2π
=2π
Expresar con seno, coseno
3tan(x)+cot(x)−5sin(x)<0
Utilizar la identidad trigonométrica básica: tan(x)=cos(x)sin(x)​3⋅cos(x)sin(x)​+cot(x)−5sin(x)<0
Utilizar la identidad trigonométrica básica: cot(x)=sin(x)cos(x)​3⋅cos(x)sin(x)​+sin(x)cos(x)​−5sin(x)<0
3⋅cos(x)sin(x)​+sin(x)cos(x)​−5sin(x)<0
Simplificar 3⋅cos(x)sin(x)​+sin(x)cos(x)​−5sin(x):cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​
3⋅cos(x)sin(x)​+sin(x)cos(x)​−5sin(x)
Multiplicar 3⋅cos(x)sin(x)​:cos(x)3sin(x)​
3⋅cos(x)sin(x)​
Multiplicar fracciones: a⋅cb​=ca⋅b​=cos(x)sin(x)⋅3​
=cos(x)3sin(x)​+sin(x)cos(x)​−5sin(x)
Convertir a fracción: 5sin(x)=15sin(x)​=cos(x)sin(x)⋅3​+sin(x)cos(x)​−15sin(x)​
Mínimo común múltiplo de cos(x),sin(x),1:cos(x)sin(x)
cos(x),sin(x),1
Mínimo común múltiplo (MCM)
Calcular una expresión que este compuesta de factores que aparezcan en al menos una de las expresiones factorizadas=cos(x)sin(x)
Reescribir las fracciones basandose en el mínimo común denominador
Multiplicar cada numerador por la misma cantidad necesaria para multiplicar el denominador correspondiente y convertirlo en el mínimo común denominador
Para cos(x)sin(x)⋅3​:multiplicar el denominador y el numerador por sin(x)cos(x)sin(x)⋅3​=cos(x)sin(x)sin(x)⋅3sin(x)​=cos(x)sin(x)3sin2(x)​
Para sin(x)cos(x)​:multiplicar el denominador y el numerador por cos(x)sin(x)cos(x)​=sin(x)cos(x)cos(x)cos(x)​=cos(x)sin(x)cos2(x)​
Para 15sin(x)​:multiplicar el denominador y el numerador por cos(x)sin(x)15sin(x)​=1⋅cos(x)sin(x)5sin(x)cos(x)sin(x)​=cos(x)sin(x)5sin2(x)cos(x)​
=cos(x)sin(x)3sin2(x)​+cos(x)sin(x)cos2(x)​−cos(x)sin(x)5sin2(x)cos(x)​
Ya que los denominadores son iguales, combinar las fracciones: ca​±cb​=ca±b​=cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​
cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​<0
Encontrar los ceros y puntos indefinidos de cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​para 0≤x<2π
Para encontrar los ceros, transformar la desigualdad a 0cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​=0
cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​=0,0≤x<2π:Sin solución para x∈R
cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​=0,0≤x<2π
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=03sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
cos2(x)+3sin2(x)−5cos(x)sin2(x)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=cos2(x)+3(1−cos2(x))−5cos(x)(1−cos2(x))
Simplificar cos2(x)+3(1−cos2(x))−5cos(x)(1−cos2(x)):−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
cos2(x)+3(1−cos2(x))−5cos(x)(1−cos2(x))
Expandir 3(1−cos2(x)):3−3cos2(x)
3(1−cos2(x))
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=3,b=1,c=cos2(x)=3⋅1−3cos2(x)
Multiplicar los numeros: 3⋅1=3=3−3cos2(x)
=cos2(x)+3−3cos2(x)−5cos(x)(1−cos2(x))
Expandir −5cos(x)(1−cos2(x)):−5cos(x)+5cos3(x)
−5cos(x)(1−cos2(x))
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=−5cos(x),b=1,c=cos2(x)=−5cos(x)⋅1−(−5cos(x))cos2(x)
Aplicar las reglas de los signos−(−a)=a=−5⋅1⋅cos(x)+5cos2(x)cos(x)
Simplificar −5⋅1⋅cos(x)+5cos2(x)cos(x):−5cos(x)+5cos3(x)
−5⋅1⋅cos(x)+5cos2(x)cos(x)
5⋅1⋅cos(x)=5cos(x)
5⋅1⋅cos(x)
Multiplicar los numeros: 5⋅1=5=5cos(x)
5cos2(x)cos(x)=5cos3(x)
5cos2(x)cos(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=5cos2+1(x)
Sumar: 2+1=3=5cos3(x)
=−5cos(x)+5cos3(x)
=−5cos(x)+5cos3(x)
=cos2(x)+3−3cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)
Simplificar cos2(x)+3−3cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x):−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
cos2(x)+3−3cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)
Agrupar términos semejantes=cos2(x)−3cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
Sumar elementos similares: cos2(x)−3cos2(x)=−2cos2(x)=−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
=−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
=−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)+3
3−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)=0
Usando el método de sustitución
3−2cos2(x)−5cos(x)+5cos3(x)=0
Sea: cos(x)=u3−2u2−5u+5u3=0
3−2u2−5u+5u3=0:u≈−1.06603…
3−2u2−5u+5u3=0
Escribir en la forma binómica an​xn+…+a1​x+a0​=05u3−2u2−5u+3=0
Encontrar una solución para 5u3−2u2−5u+3=0 utilizando el método de Newton-Raphson:u≈−1.06603…
5u3−2u2−5u+3=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=5u3−2u2−5u+3
Hallar f′(u):15u2−4u−5
dud​(5u3−2u2−5u+3)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(5u3)−dud​(2u2)−dud​(5u)+dud​(3)
dud​(5u3)=15u2
dud​(5u3)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=5dud​(u3)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=5⋅3u3−1
Simplificar=15u2
dud​(2u2)=4u
dud​(2u2)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=2dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2⋅2u2−1
Simplificar=4u
dud​(5u)=5
dud​(5u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=5dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=5⋅1
Simplificar=5
dud​(3)=0
dud​(3)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=15u2−4u−5+0
Simplificar=15u2−4u−5
Sea u0​=−1Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=−1.07142…:Δu1​=0.07142…
f(u0​)=5(−1)3−2(−1)2−5(−1)+3=1f′(u0​)=15(−1)2−4(−1)−5=14u1​=−1.07142…
Δu1​=∣−1.07142…−(−1)∣=0.07142…Δu1​=0.07142…
u2​=−1.06606…:Δu2​=0.00536…
f(u1​)=5(−1.07142…)3−2(−1.07142…)2−5(−1.07142…)+3=−0.08855…f′(u1​)=15(−1.07142…)2−4(−1.07142…)−5=16.50510…u2​=−1.06606…
Δu2​=∣−1.06606…−(−1.07142…)∣=0.00536…Δu2​=0.00536…
u3​=−1.06603…:Δu3​=0.00003…
f(u2​)=5(−1.06606…)3−2(−1.06606…)2−5(−1.06606…)+3=−0.00051…f′(u2​)=15(−1.06606…)2−4(−1.06606…)−5=16.31161…u3​=−1.06603…
Δu3​=∣−1.06603…−(−1.06606…)∣=0.00003…Δu3​=0.00003…
u4​=−1.06603…:Δu4​=1.11867E−9
f(u3​)=5(−1.06603…)3−2(−1.06603…)2−5(−1.06603…)+3=−1.8246E−8f′(u3​)=15(−1.06603…)2−4(−1.06603…)−5=16.31046…u4​=−1.06603…
Δu4​=∣−1.06603…−(−1.06603…)∣=1.11867E−9Δu4​=1.11867E−9
u≈−1.06603…
Aplicar la división larga Equation0:u+1.06603…5u3−2u2−5u+3​=5u2−7.33015…u+2.81417…
5u2−7.33015…u+2.81417…≈0
Encontrar una solución para 5u2−7.33015…u+2.81417…=0 utilizando el método de Newton-Raphson:Sin solución para u∈R
5u2−7.33015…u+2.81417…=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=5u2−7.33015…u+2.81417…
Hallar f′(u):10u−7.33015…
dud​(5u2−7.33015…u+2.81417…)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(5u2)−dud​(7.33015…u)+dud​(2.81417…)
dud​(5u2)=10u
dud​(5u2)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=5dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=5⋅2u2−1
Simplificar=10u
dud​(7.33015…u)=7.33015…
dud​(7.33015…u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=7.33015…dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=7.33015…⋅1
Simplificar=7.33015…
dud​(2.81417…)=0
dud​(2.81417…)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=10u−7.33015…+0
Simplificar=10u−7.33015…
Sea u0​=0Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=0.38391…:Δu1​=0.38391…
f(u0​)=5⋅02−7.33015…⋅0+2.81417…=2.81417…f′(u0​)=10⋅0−7.33015…=−7.33015…u1​=0.38391…
Δu1​=∣0.38391…−0∣=0.38391…Δu1​=0.38391…
u2​=0.59502…:Δu2​=0.21110…
f(u1​)=5⋅0.38391…2−7.33015…⋅0.38391…+2.81417…=0.73696…f′(u1​)=10⋅0.38391…−7.33015…=−3.49098…u2​=0.59502…
Δu2​=∣0.59502…−0.38391…∣=0.21110…Δu2​=0.21110…
u3​=0.75649…:Δu3​=0.16147…
f(u2​)=5⋅0.59502…2−7.33015…⋅0.59502…+2.81417…=0.22282…f′(u2​)=10⋅0.59502…−7.33015…=−1.37992…u3​=0.75649…
Δu3​=∣0.75649…−0.59502…∣=0.16147…Δu3​=0.16147…
u4​=0.20133…:Δu4​=0.55516…
f(u3​)=5⋅0.75649…2−7.33015…⋅0.75649…+2.81417…=0.13037…f′(u3​)=10⋅0.75649…−7.33015…=0.23484…u4​=0.20133…
Δu4​=∣0.20133…−0.75649…∣=0.55516…Δu4​=0.55516…
u5​=0.49118…:Δu5​=0.28984…
f(u4​)=5⋅0.20133…2−7.33015…⋅0.20133…+2.81417…=1.54101…f′(u4​)=10⋅0.20133…−7.33015…=−5.31676…u5​=0.49118…
Δu5​=∣0.49118…−0.20133…∣=0.28984…Δu5​=0.28984…
u6​=0.66486…:Δu6​=0.17368…
f(u5​)=5⋅0.49118…2−7.33015…⋅0.49118…+2.81417…=0.42003…f′(u5​)=10⋅0.49118…−7.33015…=−2.41835…u6​=0.66486…
Δu6​=∣0.66486…−0.49118…∣=0.17368…Δu6​=0.17368…
u7​=0.88620…:Δu7​=0.22133…
f(u6​)=5⋅0.66486…2−7.33015…⋅0.66486…+2.81417…=0.15083…f′(u6​)=10⋅0.66486…−7.33015…=−0.68147…u7​=0.88620…
Δu7​=∣0.88620…−0.66486…∣=0.22133…Δu7​=0.22133…
u8​=0.72630…:Δu8​=0.15990…
f(u7​)=5⋅0.88620…2−7.33015…⋅0.88620…+2.81417…=0.24495…f′(u7​)=10⋅0.88620…−7.33015…=1.53190…u8​=0.72630…
Δu8​=∣0.72630…−0.88620…∣=0.15990…Δu8​=0.15990…
u9​=2.63145…:Δu9​=1.90514…
f(u8​)=5⋅0.72630…2−7.33015…⋅0.72630…+2.81417…=0.12784…f′(u8​)=10⋅0.72630…−7.33015…=−0.06710…u9​=2.63145…
Δu9​=∣2.63145…−0.72630…∣=1.90514…Δu9​=1.90514…
u10​=1.67551…:Δu10​=0.95594…
f(u9​)=5⋅2.63145…2−7.33015…⋅2.63145…+2.81417…=18.14798…f′(u9​)=10⋅2.63145…−7.33015…=18.98439…u10​=1.67551…
Δu10​=∣1.67551…−2.63145…∣=0.95594…Δu10​=0.95594…
u11​=1.19072…:Δu11​=0.48478…
f(u10​)=5⋅1.67551…2−7.33015…⋅1.67551…+2.81417…=4.56912…f′(u10​)=10⋅1.67551…−7.33015…=9.42497…u11​=1.19072…
Δu11​=∣1.19072…−1.67551…∣=0.48478…Δu11​=0.48478…
u12​=0.93398…:Δu12​=0.25673…
f(u11​)=5⋅1.19072…2−7.33015…⋅1.19072…+2.81417…=1.17510…f′(u11​)=10⋅1.19072…−7.33015…=4.57708…u12​=0.93398…
Δu12​=∣0.93398…−1.19072…∣=0.25673…Δu12​=0.25673…
u13​=0.77000…:Δu13​=0.16398…
f(u12​)=5⋅0.93398…2−7.33015…⋅0.93398…+2.81417…=0.32956…f′(u12​)=10⋅0.93398…−7.33015…=2.00972…u13​=0.77000…
Δu13​=∣0.77000…−0.93398…∣=0.16398…Δu13​=0.16398…
u14​=0.40647…:Δu14​=0.36352…
f(u13​)=5⋅0.77000…2−7.33015…⋅0.77000…+2.81417…=0.13445…f′(u13​)=10⋅0.77000…−7.33015…=0.36986…u14​=0.40647…
Δu14​=∣0.40647…−0.77000…∣=0.36352…Δu14​=0.36352…
No se puede encontrar solución
La solución esu≈−1.06603…
Sustituir en la ecuación u=cos(x)cos(x)≈−1.06603…
cos(x)≈−1.06603…
cos(x)=−1.06603…,0≤x<2π:Sin solución
cos(x)=−1.06603…,0≤x<2π
−1≤cos(x)≤1Sinsolucioˊn
Combinar toda las solucionesSinsolucioˊnparax∈R
Encontrar los puntos indefinidos:x=2π​,x=23π​,x=0,x=π
Encontrar los ceros del denominadorcos(x)sin(x)=0
Resolver cada parte por separadocos(x)=0orsin(x)=0
cos(x)=0,0≤x<2π:x=2π​,x=23π​
cos(x)=0,0≤x<2π
Soluciones generales para cos(x)=0
cos(x) tabla de valores periódicos con 2πn intervalos:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​cos(x)123​​22​​21​0−21​−22​​−23​​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​cos(x)−1−23​​−22​​−21​021​22​​23​​​​
x=2π​+2πn,x=23π​+2πn
x=2π​+2πn,x=23π​+2πn
Soluciones para el rango 0≤x<2πx=2π​,x=23π​
sin(x)=0,0≤x<2π:x=0,x=π
sin(x)=0,0≤x<2π
Soluciones generales para sin(x)=0
tabla de valores periódicos con 2πn intervalos:
x06π​4π​3π​2π​32π​43π​65π​​sin(x)021​22​​23​​123​​22​​21​​xπ67π​45π​34π​23π​35π​47π​611π​​sin(x)0−21​−22​​−23​​−1−23​​−22​​−21​​​
x=0+2πn,x=π+2πn
x=0+2πn,x=π+2πn
Resolver x=0+2πn:x=2πn
x=0+2πn
0+2πn=2πnx=2πn
x=2πn,x=π+2πn
Soluciones para el rango 0≤x<2πx=0,x=π
Combinar toda las solucionesx=2π​,x=23π​,x=0,x=π
0,2π​,π,23π​
Identificar los intervalos0<x<2π​,2π​<x<π,π<x<23π​,23π​<x<2π
Resumir en una tabla:3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)cos(x)sin(x)cos(x)sin(x)3sin2(x)+cos2(x)−5sin2(x)cos(x)​​x=0++0Sindefinir​0<x<2π​++++​x=2π​+0+Sindefinir​2π​<x<π+−+−​x=π+−0Sindefinir​π<x<23π​+−−+​x=23π​+0−Sindefinir​23π​<x<2π++−−​x=2π++0Sindefinir​​
Identificar los intervalos que cumplen la condición: <02π​<x<πor23π​<x<2π
Utilizar la periodicidad de 3tan(x)+cot(x)−5sin(x)2π​+2πn<x<π+2πnor23π​+2πn<x<2π+2πn

Ejemplos populares

sin(x)-1/2 sqrt(3)<02cos(x)>cos(2x)tan^2(x)<1sin(2t)<1,(0,2pi)2sin^2(x)-3sin(x)+1<= 0
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