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sin^3(x)-2sin(x)=4cos^2(x)-3

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Solución

sin3(x)−2sin(x)=4cos2(x)−3

Solución

x=−0.32154…+2πn,x=π+0.32154…+2πn,x=0.80194…+2πn,x=π−0.80194…+2πn
+1
Grados
x=−18.42305…∘+360∘n,x=198.42305…∘+360∘n,x=45.94805…∘+360∘n,x=134.05194…∘+360∘n
Pasos de solución
sin3(x)−2sin(x)=4cos2(x)−3
Restar 4cos2(x)−3 de ambos ladossin3(x)−2sin(x)−4cos2(x)+3=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
3+sin3(x)−2sin(x)−4cos2(x)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1cos2(x)=1−sin2(x)=3+sin3(x)−2sin(x)−4(1−sin2(x))
Simplificar 3+sin3(x)−2sin(x)−4(1−sin2(x)):sin3(x)+4sin2(x)−2sin(x)−1
3+sin3(x)−2sin(x)−4(1−sin2(x))
Expandir −4(1−sin2(x)):−4+4sin2(x)
−4(1−sin2(x))
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=−4,b=1,c=sin2(x)=−4⋅1−(−4)sin2(x)
Aplicar las reglas de los signos−(−a)=a=−4⋅1+4sin2(x)
Multiplicar los numeros: 4⋅1=4=−4+4sin2(x)
=3+sin3(x)−2sin(x)−4+4sin2(x)
Simplificar 3+sin3(x)−2sin(x)−4+4sin2(x):sin3(x)+4sin2(x)−2sin(x)−1
3+sin3(x)−2sin(x)−4+4sin2(x)
Agrupar términos semejantes=sin3(x)−2sin(x)+4sin2(x)+3−4
Sumar/restar lo siguiente: 3−4=−1=sin3(x)+4sin2(x)−2sin(x)−1
=sin3(x)+4sin2(x)−2sin(x)−1
=sin3(x)+4sin2(x)−2sin(x)−1
−1+sin3(x)−2sin(x)+4sin2(x)=0
Usando el método de sustitución
−1+sin3(x)−2sin(x)+4sin2(x)=0
Sea: sin(x)=u−1+u3−2u+4u2=0
−1+u3−2u+4u2=0:u≈−0.31603…,u≈0.71870…,u≈−4.40267…
−1+u3−2u+4u2=0
Escribir en la forma binómica an​xn+…+a1​x+a0​=0u3+4u2−2u−1=0
Encontrar una solución para u3+4u2−2u−1=0 utilizando el método de Newton-Raphson:u≈−0.31603…
u3+4u2−2u−1=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=u3+4u2−2u−1
Hallar f′(u):3u2+8u−2
dud​(u3+4u2−2u−1)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(u3)+dud​(4u2)−dud​(2u)−dud​(1)
dud​(u3)=3u2
dud​(u3)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=3u3−1
Simplificar=3u2
dud​(4u2)=8u
dud​(4u2)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=4dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=4⋅2u2−1
Simplificar=8u
dud​(2u)=2
dud​(2u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=2dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=2⋅1
Simplificar=2
dud​(1)=0
dud​(1)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=3u2+8u−2−0
Simplificar=3u2+8u−2
Sea u0​=0Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=−0.5:Δu1​=0.5
f(u0​)=03+4⋅02−2⋅0−1=−1f′(u0​)=3⋅02+8⋅0−2=−2u1​=−0.5
Δu1​=∣−0.5−0∣=0.5Δu1​=0.5
u2​=−0.33333…:Δu2​=0.16666…
f(u1​)=(−0.5)3+4(−0.5)2−2(−0.5)−1=0.875f′(u1​)=3(−0.5)2+8(−0.5)−2=−5.25u2​=−0.33333…
Δu2​=∣−0.33333…−(−0.5)∣=0.16666…Δu2​=0.16666…
u3​=−0.31623…:Δu3​=0.01709…
f(u2​)=(−0.33333…)3+4(−0.33333…)2−2(−0.33333…)−1=0.07407…f′(u2​)=3(−0.33333…)2+8(−0.33333…)−2=−4.33333…u3​=−0.31623…
Δu3​=∣−0.31623…−(−0.33333…)∣=0.01709…Δu3​=0.01709…
u4​=−0.31603…:Δu4​=0.00020…
f(u3​)=(−0.31623…)3+4(−0.31623…)2−2(−0.31623…)−1=0.00088…f′(u3​)=3(−0.31623…)2+8(−0.31623…)−2=−4.22989…u4​=−0.31603…
Δu4​=∣−0.31603…−(−0.31623…)∣=0.00020…Δu4​=0.00020…
u5​=−0.31603…:Δu5​=3.13479E−8
f(u4​)=(−0.31603…)3+4(−0.31603…)2−2(−0.31603…)−1=1.32558E−7f′(u4​)=3(−0.31603…)2+8(−0.31603…)−2=−4.22862…u5​=−0.31603…
Δu5​=∣−0.31603…−(−0.31603…)∣=3.13479E−8Δu5​=3.13479E−8
u≈−0.31603…
Aplicar la división larga Equation0:u+0.31603…u3+4u2−2u−1​=u2+3.68396…u−3.16424…
u2+3.68396…u−3.16424…≈0
Encontrar una solución para u2+3.68396…u−3.16424…=0 utilizando el método de Newton-Raphson:u≈0.71870…
u2+3.68396…u−3.16424…=0
Definición del método de Newton-Raphson
f(u)=u2+3.68396…u−3.16424…
Hallar f′(u):2u+3.68396…
dud​(u2+3.68396…u−3.16424…)
Aplicar la regla de la suma/diferencia: (f±g)′=f′±g′=dud​(u2)+dud​(3.68396…u)−dud​(3.16424…)
dud​(u2)=2u
dud​(u2)
Aplicar la regla de la potencia: dxd​(xa)=a⋅xa−1=2u2−1
Simplificar=2u
dud​(3.68396…u)=3.68396…
dud​(3.68396…u)
Sacar la constante: (a⋅f)′=a⋅f′=3.68396…dudu​
Aplicar la regla de derivación: dudu​=1=3.68396…⋅1
Simplificar=3.68396…
dud​(3.16424…)=0
dud​(3.16424…)
Derivada de una constante: dxd​(a)=0=0
=2u+3.68396…−0
Simplificar=2u+3.68396…
Sea u0​=1Calcular un+1​ hasta que Δun+1​<0.000001
u1​=0.73263…:Δu1​=0.26736…
f(u0​)=12+3.68396…⋅1−3.16424…=1.51972…f′(u0​)=2⋅1+3.68396…=5.68396…u1​=0.73263…
Δu1​=∣0.73263…−1∣=0.26736…Δu1​=0.26736…
u2​=0.71874…:Δu2​=0.01388…
f(u1​)=0.73263…2+3.68396…⋅0.73263…−3.16424…=0.07148…f′(u1​)=2⋅0.73263…+3.68396…=5.14922…u2​=0.71874…
Δu2​=∣0.71874…−0.73263…∣=0.01388…Δu2​=0.01388…
u3​=0.71870…:Δu3​=0.00003…
f(u2​)=0.71874…2+3.68396…⋅0.71874…−3.16424…=0.00019…f′(u2​)=2⋅0.71874…+3.68396…=5.12146…u3​=0.71870…
Δu3​=∣0.71870…−0.71874…∣=0.00003…Δu3​=0.00003…
u4​=0.71870…:Δu4​=2.76537E−10
f(u3​)=0.71870…2+3.68396…⋅0.71870…−3.16424…=1.41625E−9f′(u3​)=2⋅0.71870…+3.68396…=5.12138…u4​=0.71870…
Δu4​=∣0.71870…−0.71870…∣=2.76537E−10Δu4​=2.76537E−10
u≈0.71870…
Aplicar la división larga Equation0:u−0.71870…u2+3.68396…u−3.16424…​=u+4.40267…
u+4.40267…≈0
u≈−4.40267…
Las soluciones sonu≈−0.31603…,u≈0.71870…,u≈−4.40267…
Sustituir en la ecuación u=sin(x)sin(x)≈−0.31603…,sin(x)≈0.71870…,sin(x)≈−4.40267…
sin(x)≈−0.31603…,sin(x)≈0.71870…,sin(x)≈−4.40267…
sin(x)=−0.31603…:x=arcsin(−0.31603…)+2πn,x=π+arcsin(0.31603…)+2πn
sin(x)=−0.31603…
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
sin(x)=−0.31603…
Soluciones generales para sin(x)=−0.31603…sin(x)=−a⇒x=arcsin(−a)+2πn,x=π+arcsin(a)+2πnx=arcsin(−0.31603…)+2πn,x=π+arcsin(0.31603…)+2πn
x=arcsin(−0.31603…)+2πn,x=π+arcsin(0.31603…)+2πn
sin(x)=0.71870…:x=arcsin(0.71870…)+2πn,x=π−arcsin(0.71870…)+2πn
sin(x)=0.71870…
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
sin(x)=0.71870…
Soluciones generales para sin(x)=0.71870…sin(x)=a⇒x=arcsin(a)+2πn,x=π−arcsin(a)+2πnx=arcsin(0.71870…)+2πn,x=π−arcsin(0.71870…)+2πn
x=arcsin(0.71870…)+2πn,x=π−arcsin(0.71870…)+2πn
sin(x)=−4.40267…:Sin solución
sin(x)=−4.40267…
−1≤sin(x)≤1Sinsolucioˊn
Combinar toda las solucionesx=arcsin(−0.31603…)+2πn,x=π+arcsin(0.31603…)+2πn,x=arcsin(0.71870…)+2πn,x=π−arcsin(0.71870…)+2πn
Mostrar soluciones en forma decimalx=−0.32154…+2πn,x=π+0.32154…+2πn,x=0.80194…+2πn,x=π−0.80194…+2πn

Gráfica

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Ejemplos populares

cos^2(x)+6sin(x)-6=0(1-sin(x))*cos^3(x)=0-tan(x)=3.4653cos^2(x)-sin(x)+1=0cos^2(x)+sin^2(x)+sin(x)= 1/2
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