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cos^2(x)+cos^2(3x)=1

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Solución

cos2(x)+cos2(3x)=1

Solución

x=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn,x=0.39269…+2πn,x=2π−0.39269…+2πn,x=2.74889…+2πn,x=−2.74889…+2πn,x=1.17809…+2πn,x=2π−1.17809…+2πn,x=1.96349…+2πn,x=−1.96349…+2πn
+1
Grados
x=45∘+360∘n,x=315∘+360∘n,x=135∘+360∘n,x=−135∘+360∘n,x=22.5∘+360∘n,x=337.5∘+360∘n,x=157.5∘+360∘n,x=−157.5∘+360∘n,x=67.5∘+360∘n,x=292.5∘+360∘n,x=112.5∘+360∘n,x=−112.5∘+360∘n
Pasos de solución
cos2(x)+cos2(3x)=1
Restar 1 de ambos ladoscos2(x)+cos2(3x)−1=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
−1+cos2(3x)+cos2(x)
cos(3x)=4cos3(x)−3cos(x)
cos(3x)
Re-escribir usando identidades trigonométricas
cos(3x)
Reescribir como=cos(2x+x)
Utilizar la identidad de suma de ángulos: cos(s+t)=cos(s)cos(t)−sin(s)sin(t)=cos(2x)cos(x)−sin(2x)sin(x)
Utilizar la identidad trigonométrica del ángulo doble: sin(2x)=2sin(x)cos(x)=cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
Simplificar cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x):cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
cos(2x)cos(x)−2sin(x)cos(x)sin(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)=2sin2(x)cos(x)
2sin(x)cos(x)sin(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+csin(x)sin(x)=sin1+1(x)=2cos(x)sin1+1(x)
Sumar: 1+1=2=2cos(x)sin2(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
=cos(x)cos(2x)−2sin2(x)cos(x)
Utilizar la identidad trigonométrica del ángulo doble: cos(2x)=2cos2(x)−1=(2cos2(x)−1)cos(x)−2sin2(x)cos(x)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
Expandir (2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x):4cos3(x)−3cos(x)
(2cos2(x)−1)cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
=cos(x)(2cos2(x)−1)−2cos(x)(1−cos2(x))
Expandir cos(x)(2cos2(x)−1):2cos3(x)−cos(x)
cos(x)(2cos2(x)−1)
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=cos(x),b=2cos2(x),c=1=cos(x)2cos2(x)−cos(x)1
=2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
Simplificar 2cos2(x)cos(x)−1⋅cos(x):2cos3(x)−cos(x)
2cos2(x)cos(x)−1cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
Sumar: 2+1=3=2cos3(x)
1⋅cos(x)=cos(x)
1cos(x)
Multiplicar: 1⋅cos(x)=cos(x)=cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2(1−cos2(x))cos(x)
Expandir −2cos(x)(1−cos2(x)):−2cos(x)+2cos3(x)
−2cos(x)(1−cos2(x))
Poner los parentesis utilizando: a(b−c)=ab−aca=−2cos(x),b=1,c=cos2(x)=−2cos(x)1−(−2cos(x))cos2(x)
Aplicar las reglas de los signos−(−a)=a=−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
Simplificar −2⋅1⋅cos(x)+2cos2(x)cos(x):−2cos(x)+2cos3(x)
−2⋅1cos(x)+2cos2(x)cos(x)
2⋅1⋅cos(x)=2cos(x)
2⋅1cos(x)
Multiplicar los numeros: 2⋅1=2=2cos(x)
2cos2(x)cos(x)=2cos3(x)
2cos2(x)cos(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+ccos2(x)cos(x)=cos2+1(x)=2cos2+1(x)
Sumar: 2+1=3=2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=−2cos(x)+2cos3(x)
=2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
Simplificar 2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x):4cos3(x)−3cos(x)
2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)+2cos3(x)
Agrupar términos semejantes=2cos3(x)+2cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
Sumar elementos similares: 2cos3(x)+2cos3(x)=4cos3(x)=4cos3(x)−cos(x)−2cos(x)
Sumar elementos similares: −cos(x)−2cos(x)=−3cos(x)=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=4cos3(x)−3cos(x)
=−1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x)
Simplificar −1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x):−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
−1+(4cos3(x)−3cos(x))2+cos2(x)
(4cos3(x)−3cos(x))2:16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
Aplicar la formula del binomio al cuadrado: (a−b)2=a2−2ab+b2a=4cos3(x),b=3cos(x)
=(4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2
Simplificar (4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2:16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
(4cos3(x))2−2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)+(3cos(x))2
(4cos3(x))2=16cos6(x)
(4cos3(x))2
Aplicar las leyes de los exponentes: (a⋅b)n=anbn=42(cos3(x))2
(cos3(x))2:cos6(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: (ab)c=abc=cos3⋅2(x)
Multiplicar los numeros: 3⋅2=6=cos6(x)
=42cos6(x)
42=16=16cos6(x)
2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)=24cos4(x)
2⋅4cos3(x)⋅3cos(x)
Multiplicar los numeros: 2⋅4⋅3=24=24cos3(x)cos(x)
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+ccos3(x)cos(x)=cos3+1(x)=24cos3+1(x)
Sumar: 3+1=4=24cos4(x)
(3cos(x))2=9cos2(x)
(3cos(x))2
Aplicar las leyes de los exponentes: (a⋅b)n=anbn=32cos2(x)
32=9=9cos2(x)
=16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
=16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)
=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+9cos2(x)+cos2(x)
Sumar elementos similares: 9cos2(x)+cos2(x)=10cos2(x)=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
=−1+16cos6(x)−24cos4(x)+10cos2(x)
−1+10cos2(x)+16cos6(x)−24cos4(x)=0
Usando el método de sustitución
−1+10cos2(x)+16cos6(x)−24cos4(x)=0
Sea: cos(x)=u−1+10u2+16u6−24u4=0
−1+10u2+16u6−24u4=0:u=21​​,u=−21​​,u=22+2​​​,u=−22+2​​​,u=22−2​​​,u=−22−2​​​
−1+10u2+16u6−24u4=0
Escribir en la forma binómica an​xn+…+a1​x+a0​=016u6−24u4+10u2−1=0
Re-escribir la ecuación con v=u2,v2=u4 y v3=u616v3−24v2+10v−1=0
Resolver 16v3−24v2+10v−1=0:v=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
16v3−24v2+10v−1=0
Factorizar 16v3−24v2+10v−1:(2v−1)(8v2−8v+1)
16v3−24v2+10v−1
Utilizar el teorema de la raíz racional
a0​=1,an​=16
Los divisores de a0​:1,Los divisores de an​:1,2,4,8,16
Por lo tanto, verificar los siguientes numeros racionales:±1,2,4,8,161​
21​ es la raíz de la expresión, por lo tanto, factorizar 2v−1
=(2v−1)2v−116v3−24v2+10v−1​
2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2−8v+1
2v−116v3−24v2+10v−1​
Dividir 2v−116v3−24v2+10v−1​:2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
Dividir los coeficientes de los términos de mayor grado del numerador 16v3−24v2+10v−1
y el divisor 2v−1:2v16v3​=8v2
Cociente=8v2
Multiplicar 2v−1 por 8v2:16v3−8v2Substraer 16v3−8v2 de 16v3−24v2+10v−1 para obtener un nuevo residuoResiduo=−16v2+10v−1
Por lo tanto2v−116v3−24v2+10v−1​=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
=8v2+2v−1−16v2+10v−1​
Dividir 2v−1−16v2+10v−1​:2v−1−16v2+10v−1​=−8v+2v−12v−1​
Dividir los coeficientes de los términos de mayor grado del numerador −16v2+10v−1
y el divisor 2v−1:2v−16v2​=−8v
Cociente=−8v
Multiplicar 2v−1 por −8v:−16v2+8vSubstraer −16v2+8v de −16v2+10v−1 para obtener un nuevo residuoResiduo=2v−1
Por lo tanto2v−1−16v2+10v−1​=−8v+2v−12v−1​
=8v2−8v+2v−12v−1​
Dividir 2v−12v−1​:2v−12v−1​=1
Dividir los coeficientes de los términos de mayor grado del numerador 2v−1
y el divisor 2v−1:2v2v​=1
Cociente=1
Multiplicar 2v−1 por 1:2v−1Substraer 2v−1 de 2v−1 para obtener un nuevo residuoResiduo=0
Por lo tanto2v−12v−1​=1
=8v2−8v+1
=(2v−1)(8v2−8v+1)
(2v−1)(8v2−8v+1)=0
Usando la propiedad del factor cero: Si ab=0entonces a=0o b=02v−1=0or8v2−8v+1=0
Resolver 2v−1=0:v=21​
2v−1=0
Desplace 1a la derecha
2v−1=0
Sumar 1 a ambos lados2v−1+1=0+1
Simplificar2v=1
2v=1
Dividir ambos lados entre 2
2v=1
Dividir ambos lados entre 222v​=21​
Simplificarv=21​
v=21​
Resolver 8v2−8v+1=0:v=42+2​​,v=42−2​​
8v2−8v+1=0
Resolver con la fórmula general para ecuaciones de segundo grado:
8v2−8v+1=0
Formula general para ecuaciones de segundo grado:
Para a=8,b=−8,c=1v1,2​=2⋅8−(−8)±(−8)2−4⋅8⋅1​​
v1,2​=2⋅8−(−8)±(−8)2−4⋅8⋅1​​
(−8)2−4⋅8⋅1​=42​
(−8)2−4⋅8⋅1​
Aplicar las leyes de los exponentes: (−a)n=an,si n es par(−8)2=82=82−4⋅8⋅1​
Multiplicar los numeros: 4⋅8⋅1=32=82−32​
82=64=64−32​
Restar: 64−32=32=32​
Descomposición en factores primos de 32:25
32
32divida por 232=16⋅2=2⋅16
16divida por 216=8⋅2=2⋅2⋅8
8divida por 28=4⋅2=2⋅2⋅2⋅4
4divida por 24=2⋅2=2⋅2⋅2⋅2⋅2
2 es un número primo, por lo tanto, no es posible factorizar mas=2⋅2⋅2⋅2⋅2
=25
=25​
Aplicar las leyes de los exponentes: ab+c=ab⋅ac=24⋅2​
Aplicar las leyes de los exponentes: =2​24​
Aplicar las leyes de los exponentes: 24​=224​=22=222​
Simplificar=42​
v1,2​=2⋅8−(−8)±42​​
Separar las solucionesv1​=2⋅8−(−8)+42​​,v2​=2⋅8−(−8)−42​​
v=2⋅8−(−8)+42​​:42+2​​
2⋅8−(−8)+42​​
Aplicar la regla −(−a)=a=2⋅88+42​​
Multiplicar los numeros: 2⋅8=16=168+42​​
Factorizar 8+42​:4(2+2​)
8+42​
Reescribir como=4⋅2+42​
Factorizar el termino común 4=4(2+2​)
=164(2+2​)​
Eliminar los terminos comunes: 4=42+2​​
v=2⋅8−(−8)−42​​:42−2​​
2⋅8−(−8)−42​​
Aplicar la regla −(−a)=a=2⋅88−42​​
Multiplicar los numeros: 2⋅8=16=168−42​​
Factorizar 8−42​:4(2−2​)
8−42​
Reescribir como=4⋅2−42​
Factorizar el termino común 4=4(2−2​)
=164(2−2​)​
Eliminar los terminos comunes: 4=42−2​​
Las soluciones a la ecuación de segundo grado son: v=42+2​​,v=42−2​​
Las soluciones sonv=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
v=21​,v=42+2​​,v=42−2​​
Sustituir hacia atrás la v=u2,resolver para u
Resolver u2=21​:u=21​​,u=−21​​
u2=21​
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=21​​,u=−21​​
Resolver u2=42+2​​:u=22+2​​​,u=−22+2​​​
u2=42+2​​
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=42+2​​​,u=−42+2​​​
42+2​​​=22+2​​​
42+2​​​
Aplicar la siguiente propiedad de los radicales: asumiendo que a≥0,b≥0=4​2+2​​​
4​=2
4​
Descomponer el número en factores primos: 4=22=22​
Aplicar las leyes de los exponentes: 22​=2=2
=22+2​​​
−42+2​​​=−22+2​​​
−42+2​​​
Simplificar 42+2​​​:22+2​​​
42+2​​​
Aplicar la siguiente propiedad de los radicales: asumiendo que a≥0,b≥0=4​2+2​​​
4​=2
4​
Descomponer el número en factores primos: 4=22=22​
Aplicar las leyes de los exponentes: 22​=2=2
=22+2​​​
=−22+2​​​
u=22+2​​​,u=−22+2​​​
Resolver u2=42−2​​:u=22−2​​​,u=−22−2​​​
u2=42−2​​
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=42−2​​​,u=−42−2​​​
42−2​​​=22−2​​​
42−2​​​
Aplicar la siguiente propiedad de los radicales: asumiendo que a≥0,b≥0=4​2−2​​​
4​=2
4​
Descomponer el número en factores primos: 4=22=22​
Aplicar las leyes de los exponentes: 22​=2=2
=22−2​​​
−42−2​​​=−22−2​​​
−42−2​​​
Simplificar 42−2​​​:22−2​​​
42−2​​​
Aplicar la siguiente propiedad de los radicales: asumiendo que a≥0,b≥0=4​2−2​​​
4​=2
4​
Descomponer el número en factores primos: 4=22=22​
Aplicar las leyes de los exponentes: 22​=2=2
=22−2​​​
=−22−2​​​
u=22−2​​​,u=−22−2​​​
Las soluciones son
u=21​​,u=−21​​,u=22+2​​​,u=−22+2​​​,u=22−2​​​,u=−22−2​​​
Sustituir en la ecuación u=cos(x)cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​,cos(x)=22+2​​​,cos(x)=−22+2​​​,cos(x)=22−2​​​,cos(x)=−22−2​​​
cos(x)=21​​,cos(x)=−21​​,cos(x)=22+2​​​,cos(x)=−22+2​​​,cos(x)=22−2​​​,cos(x)=−22−2​​​
cos(x)=21​​:x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=21​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=21​​
Soluciones generales para cos(x)=21​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
x=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn
cos(x)=−21​​:x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
cos(x)=−21​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=−21​​
Soluciones generales para cos(x)=−21​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn
cos(x)=22+2​​​:x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
cos(x)=22+2​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=22+2​​​
Soluciones generales para cos(x)=22+2​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn
cos(x)=−22+2​​​:x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
cos(x)=−22+2​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=−22+2​​​
Soluciones generales para cos(x)=−22+2​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn
cos(x)=22−2​​​:x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
cos(x)=22−2​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=22−2​​​
Soluciones generales para cos(x)=22−2​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn
cos(x)=−22−2​​​:x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
cos(x)=−22−2​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=−22−2​​​
Soluciones generales para cos(x)=−22−2​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
Combinar toda las solucionesx=arccos(21​​)+2πn,x=2π−arccos(21​​)+2πn,x=arccos(−21​​)+2πn,x=−arccos(−21​​)+2πn,x=arccos(22+2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22+2​​​)+2πn,x=arccos(−22+2​​​)+2πn,x=−arccos(−22+2​​​)+2πn,x=arccos(22−2​​​)+2πn,x=2π−arccos(22−2​​​)+2πn,x=arccos(−22−2​​​)+2πn,x=−arccos(−22−2​​​)+2πn
Mostrar soluciones en forma decimalx=0.78539…+2πn,x=2π−0.78539…+2πn,x=2.35619…+2πn,x=−2.35619…+2πn,x=0.39269…+2πn,x=2π−0.39269…+2πn,x=2.74889…+2πn,x=−2.74889…+2πn,x=1.17809…+2πn,x=2π−1.17809…+2πn,x=1.96349…+2πn,x=−1.96349…+2πn

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Ejemplos populares

tan(x)= 16/31/((sec(a)-tan(a)))=sec(a)+tan(x)-2=tan^2(x)3sin^2(x)-1=cos^4(x)sin(3*x)=cos(x)
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