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csc^3(x)-4csc(x)=3cot^2(x)

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Solución

csc3(x)−4csc(x)=3cot2(x)

Solución

x=−0.79731…+2πn,x=π+0.79731…+2πn,x=0.26356…+2πn,x=π−0.26356…+2πn
+1
Grados
x=−45.68261…∘+360∘n,x=225.68261…∘+360∘n,x=15.10095…∘+360∘n,x=164.89904…∘+360∘n
Pasos de solución
csc3(x)−4csc(x)=3cot2(x)
Restar 3cot2(x) de ambos ladoscsc3(x)−4csc(x)−3cot2(x)=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
csc3(x)−3cot2(x)−4csc(x)
Utilizar la identidad pitagórica: 1+cot2(x)=csc2(x)cot2(x)=csc2(x)−1=csc3(x)−3(csc2(x)−1)−4csc(x)
csc3(x)−(−1+csc2(x))⋅3−4csc(x)=0
Usando el método de sustitución
csc3(x)−(−1+csc2(x))⋅3−4csc(x)=0
Sea: csc(x)=uu3−(−1+u2)⋅3−4u=0
u3−(−1+u2)⋅3−4u=0:u≈0.55919…,u≈−1.39766…,u≈3.83846…
u3−(−1+u2)⋅3−4u=0
Desarrollar u3−(−1+u2)⋅3−4u:u3+3−3u2−4u
u3−(−1+u2)⋅3−4u
=u3−3(−1+u2)−4u
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,+(−a)=−a=3⋅1−3u2
Multiplicar los numeros: 3⋅1=3=3−3u2
=u3+3−3u2−4u
u3+3−3u2−4u=0
Escribir en la forma binómica an​xn+…+a1​x+a0​=0u3−3u2−4u+3=0
Encontrar una solución para u3−3u2−4u+3=0 utilizando el método de Newton-Raphson:u≈0.55919…
u3−3u2−4u+3=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=u3−3u2−4u+3
Hallar f′(u):3u2−6u−4
dud​(u3−3u2−4u+3)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)−dud​(3u2)−dud​(4u)+dud​(3)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
Simplificar=3u2
dud​(3u2)=6u
dud​(3u2)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=3dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3⋅2u2−1
Simplificar=6u
dud​(4u)=4
dud​(4u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=4⋅1
Simplificar=4
dud​(3)=0
dud​(3)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=3u2−6u−4+0
Simplificar=3u2−6u−4
Sea u0​=1Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=0.57142…:Δu1​=0.42857…
f(u0​)=13−3⋅12−4⋅1+3=−3f′(u0​)=3⋅12−6⋅1−4=−7u1​=0.57142…
Δu1​=∣0.57142…−1∣=0.42857…Δu1​=0.42857…
u2​=0.55922…:Δu2​=0.01220…
f(u1​)=0.57142…3−3⋅0.57142…2−4⋅0.57142…+3=−0.07871…f′(u1​)=3⋅0.57142…2−6⋅0.57142…−4=−6.44897…u2​=0.55922…
Δu2​=∣0.55922…−0.57142…∣=0.01220…Δu2​=0.01220…
u3​=0.55919…:Δu3​=0.00003…
f(u2​)=0.55922…3−3⋅0.55922…2−4⋅0.55922…+3=−0.00019…f′(u2​)=3⋅0.55922…2−6⋅0.55922…−4=−6.41714…u3​=0.55919…
Δu3​=∣0.55919…−0.55922…∣=0.00003…Δu3​=0.00003…
u4​=0.55919…:Δu4​=1.87129E−10
f(u3​)=0.55919…3−3⋅0.55919…2−4⋅0.55919…+3=−1.20082E−9f′(u3​)=3⋅0.55919…2−6⋅0.55919…−4=−6.41706…u4​=0.55919…
Δu4​=∣0.55919…−0.55919…∣=1.87129E−10Δu4​=1.87129E−10
u≈0.55919…
Aplicar la división larga Equation0:u−0.55919…u3−3u2−4u+3​=u2−2.44080…u−5.36488…
u2−2.44080…u−5.36488…≈0
Encontrar una solución para u2−2.44080…u−5.36488…=0 utilizando el método de Newton-Raphson:u≈−1.39766…
u2−2.44080…u−5.36488…=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=u2−2.44080…u−5.36488…
Hallar f′(u):2u−2.44080…
dud​(u2−2.44080…u−5.36488…)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)−dud​(2.44080…u)−dud​(5.36488…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Simplificar=2u
dud​(2.44080…u)=2.44080…
dud​(2.44080…u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=2.44080…dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=2.44080…⋅1
Simplificar=2.44080…
dud​(5.36488…)=0
dud​(5.36488…)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=2u−2.44080…−0
Simplificar=2u−2.44080…
Sea u0​=−2Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=−1.45399…:Δu1​=0.54600…
f(u0​)=(−2)2−2.44080…(−2)−5.36488…=3.51673…f′(u0​)=2(−2)−2.44080…=−6.44080…u1​=−1.45399…
Δu1​=∣−1.45399…−(−2)∣=0.54600…Δu1​=0.54600…
u2​=−1.39825…:Δu2​=0.05573…
f(u1​)=(−1.45399…)2−2.44080…(−1.45399…)−5.36488…=0.29812…f′(u1​)=2(−1.45399…)−2.44080…=−5.34879…u2​=−1.39825…
Δu2​=∣−1.39825…−(−1.45399…)∣=0.05573…Δu2​=0.05573…
u3​=−1.39766…:Δu3​=0.00059…
f(u2​)=(−1.39825…)2−2.44080…(−1.39825…)−5.36488…=0.00310…f′(u2​)=2(−1.39825…)−2.44080…=−5.23731…u3​=−1.39766…
Δu3​=∣−1.39766…−(−1.39825…)∣=0.00059…Δu3​=0.00059…
u4​=−1.39766…:Δu4​=6.7196E−8
f(u3​)=(−1.39766…)2−2.44080…(−1.39766…)−5.36488…=3.51847E−7f′(u3​)=2(−1.39766…)−2.44080…=−5.23613…u4​=−1.39766…
Δu4​=∣−1.39766…−(−1.39766…)∣=6.7196E−8Δu4​=6.7196E−8
u≈−1.39766…
Aplicar la división larga Equation0:u+1.39766…u2−2.44080…u−5.36488…​=u−3.83846…
u−3.83846…≈0
u≈3.83846…
Las soluciones sonu≈0.55919…,u≈−1.39766…,u≈3.83846…
Sustituir en la ecuación u=csc(x)csc(x)≈0.55919…,csc(x)≈−1.39766…,csc(x)≈3.83846…
csc(x)≈0.55919…,csc(x)≈−1.39766…,csc(x)≈3.83846…
csc(x)=0.55919…:Sin solución
csc(x)=0.55919…
csc(x)≤−1orcsc(x)≥1Sinsolucioˊn
csc(x)=−1.39766…:x=arccsc(−1.39766…)+2πn,x=π+arccsc(1.39766…)+2πn
csc(x)=−1.39766…
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
csc(x)=−1.39766…
Soluciones generales para csc(x)=−1.39766…csc(x)=−a⇒x=arccsc(−a)+2πn,x=π+arccsc(a)+2πnx=arccsc(−1.39766…)+2πn,x=π+arccsc(1.39766…)+2πn
x=arccsc(−1.39766…)+2πn,x=π+arccsc(1.39766…)+2πn
csc(x)=3.83846…:x=arccsc(3.83846…)+2πn,x=π−arccsc(3.83846…)+2πn
csc(x)=3.83846…
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
csc(x)=3.83846…
Soluciones generales para csc(x)=3.83846…csc(x)=a⇒x=arccsc(a)+2πn,x=π−arccsc(a)+2πnx=arccsc(3.83846…)+2πn,x=π−arccsc(3.83846…)+2πn
x=arccsc(3.83846…)+2πn,x=π−arccsc(3.83846…)+2πn
Combinar toda las solucionesx=arccsc(−1.39766…)+2πn,x=π+arccsc(1.39766…)+2πn,x=arccsc(3.83846…)+2πn,x=π−arccsc(3.83846…)+2πn
Mostrar soluciones en forma decimalx=−0.79731…+2πn,x=π+0.79731…+2πn,x=0.26356…+2πn,x=π−0.26356…+2πn

Gráfica

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Ejemplos populares

1+tan^2(θ)=4tan^2(θ)(tan(θ)+1)(cos(θ)+1)(sin(θ))=06sin(2x)-3=04cos^2(x)-sin(x)=10.6=cos(4x)
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