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 03. 11. 2011 16:41

stuart clark
Příspěvky: 1015
Reputace:   
 

Trigonometric equation

solve for $x$

$1+\frac{1}{2\sin (30^0+x)}=\frac{\sin \frac{x}{2}}{\sin (\frac{x}{2}+60^0)}+\frac{\sqrt{3}}{2.\sin (\frac{x}{2}+60^0)}$

Offline

 

#2 16. 03. 2018 16:34 — Editoval laszky (16. 03. 2018 20:03)

laszky
Příspěvky: 2407
Škola: MFF UK, FJFI CVUT
Reputace:   202 
 

Re: Trigonometric equation

Firstly we denote $s=\sin\left({\small \frac{x}{2}}\right)$ and $c=\cos\left({\small \frac{x}{2}}\right)$ and adjust all sines as follows

$\sin(30°+x) = \frac{1}{2}\cos x + \frac{\sqrt{3}}{2}\sin x = \frac{1}{2}\,(c^2-s^2) + \sqrt{3}\,cs$

$\sin\left(\frac{x}{2}+60°\right) = \frac{1}{2}\,s + \frac{\sqrt{3}}{2}\,c$.

Next, we remove fractions from the equation and use $c^2=1-s^2$. We obtain the equality

$c(2\sqrt{3}-6s-4\sqrt{3}s^2) = 4s^3-2\sqrt{3}s^2-6s+\sqrt{3}$

Further, we square the whole equation and employ the equality $c^2=1-s^2$ again. This yields

$-16\left(s+\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2\left(s-\frac{\sqrt{3}}{2}\right)\left(4s^3-3s+\frac{\sqrt{3}}{2}\right)=0$

While $s=\frac{\sqrt{3}}{2}$ is the solution of the original equation, $s=-\frac{\sqrt{3}}{2}$ is not.

In order to solve the cubic equation, we use the identity

$4\sin^3 y-3\sin y = \sin^3y + 3\sin y(\sin^2y -1) = \sin^3y - 3\sin y\cos^2 y = $
$ = \sin y(\sin^2y-\cos^2y) -2\sin y\cos^2y=-\sin y\cos(2y)-\sin(2y)\cos y = -\sin(3y)$

Hence $\sin\left(\frac{3}{2}x\right)=\frac{\sqrt{3}}{2}$.

The solutions of the given equation, thus, can be only of the form

$x_1=\frac{2}{3}\pi+4k\pi, \qquad x_2=\frac{4}{3}\pi+4k\pi, \qquad x_3=\frac{2}{9}\pi+\frac{4}{3}k\pi \qquad \mathrm{and}\qquad x_4=\frac{4}{9}\pi+\frac{4}{3}k\pi$.

Plugging them into the original equation, we find out that only $x_1$ and $x_4$ solve it.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson