Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 26. 03. 2011 03:40

stuart clark
Příspěvky: 1015
Reputace:   
 

Trigonometric equation

Let $f(x) = cos\left(a_{1}+x\right)+\frac{1}{2}cos\left(a_{2}+x\right)+\frac{1}{2^2}cos\left(a_{3}+x\right)+.............+\frac{1}{2^{n-1}}cos\left(a_{n}+x\right)$. Where $a_{1},a_{2},...........................a_{n}\in\mathbb{R}$.

If $f(x_{1}) = f(x_{2}) = 0$. Then $\left|x_{2}-x_{1}\right| = $

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) byk7)

#2 28. 03. 2011 10:36 — Editoval musixx (28. 03. 2011 11:05)

musixx
Místo: Brno
Příspěvky: 1771
Reputace:   45 
 

Re: Trigonometric equation

Firstly, we must realize that $f(x)$ is not constant. But $\sum_{i=1}^\infty\frac1{2^i}=1$, so therefore any finite sum $\sum_{i=1}^{n-1}\frac1{2^i}$ is smaller than 1. For sure, there is such $x_{pos}$ that $\cos(a_1+x_{pos})=1$. Since $\sum_{i=1}^{n-1}\frac1{2^i}<1$, then also $\sum_{i=1}^{n-1}\left(\frac1{2^i}\cdot k_i\right)<1$ for any sequence $\{k_i;\ k_i\leq1\}$, so specially for a sequence $\{\cos(a_{i+1}+x_{pos})\}$. Therefore $f(x_{pos})>0$. Analogically, we can show that there exists $x_{neg}$ such that $f(x_{neg})<0$. So our function $f(x)$ is not a constant one. EDIT: A constant function would degenerate the following...

---------------

Futher (an extension via the induction): a linear combination
$a\cos(b+x)+c\cos(d+x)$
is equal to
$a\cos b\cos x-a\sin b\sin x+c\cos d\cos x-c\sin d\sin x$, so also to
$A\cos x+B\sin x$, so also to
$C\cos(D+x)$ (for suitable constants)
mentioned e.g. here (in Czech), so your whole function $f(x)$ is nothing more than $U\cos(V+x)$ for suitable constants $U$ and $V$, where $U$ is nonzero because of the previous paragraph. Therefore your $|x_2-x_1|$ is an integral multiple of $\pi$, since there is -- in the end -- nothing more than one single cosinus.

---------------

A remark: We used strongly a fact how $x$ was used in all the arguments. A general counter-example:
$a(x)=\sin(10x)-\sin(x)$
$b(x)=\sin(x)$.
Minimal periods:
$a(x)\ \rightarrow\ 2\pi$
$b(x)\ \rightarrow\ 2\pi$
$a(x)+b(x)\ \rightarrow\ \pi/5$

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson