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sin^2x-cos^2x-3sinx+2<0

sin^2x-cos^2x-3sinx+2<0 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
   2         2                      
sin (x) - cos (x) - 3*sin(x) + 2 < 0
$$\left(\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) - 3 \sin{\left(x \right)}\right) + 2 < 0$$
sin(x)^2 - cos(x)^2 - 3*sin(x) + 2 < 0
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$\left(\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) - 3 \sin{\left(x \right)}\right) + 2 < 0$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\left(\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) - 3 \sin{\left(x \right)}\right) + 2 = 0$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
$$\left(\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) - 3 \sin{\left(x \right)}\right) + 2 = 0$$
cambiamos
$$2 \sin^{2}{\left(x \right)} - 3 \sin{\left(x \right)} + 1 = 0$$
$$2 \sin^{2}{\left(x \right)} - 3 \sin{\left(x \right)} + 1 = 0$$
Sustituimos
$$w = \sin{\left(x \right)}$$
Es la ecuación de la forma
a*w^2 + b*w + c = 0

La ecuación cuadrática puede ser resuelta
con la ayuda del discriminante.
Las raíces de la ecuación cuadrática:
$$w_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a}$$
$$w_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a}$$
donde D = b^2 - 4*a*c es el discriminante.
Como
$$a = 2$$
$$b = -3$$
$$c = 1$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(-3)^2 - 4 * (2) * (1) = 1

Como D > 0 la ecuación tiene dos raíces.
w1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)

w2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)

o
$$w_{1} = 1$$
$$w_{2} = \frac{1}{2}$$
hacemos cambio inverso
$$\sin{\left(x \right)} = w$$
Tenemos la ecuación
$$\sin{\left(x \right)} = w$$
es la ecuación trigonométrica más simple
Esta ecuación se reorganiza en
$$x = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w \right)}$$
$$x = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w \right)} + \pi$$
O
$$x = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w \right)}$$
$$x = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w \right)} + \pi$$
, donde n es cualquier número entero
sustituimos w:
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(1 \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \frac{\pi}{2}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(1 \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n + \frac{\pi}{2}$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n + \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{2}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} < x_{1}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\left(\left(\sin^{2}{\left(x \right)} - \cos^{2}{\left(x \right)}\right) - 3 \sin{\left(x \right)}\right) + 2 < 0$$
$$\left(- 3 \sin{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6} \right)} + \left(- \cos^{2}{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6} \right)} + \sin^{2}{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6} \right)}\right)\right) + 2 < 0$$
       2/1    pi\      2/1    pi\        /1    pi\    
2 + cos |-- + --| - sin |-- + --| - 3*cos|-- + --| < 0
        \10   3 /       \10   3 /        \10   3 /    

pero
       2/1    pi\      2/1    pi\        /1    pi\    
2 + cos |-- + --| - sin |-- + --| - 3*cos|-- + --| > 0
        \10   3 /       \10   3 /        \10   3 /    

Entonces
$$x < \frac{\pi}{6}$$
no se cumple
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x > \frac{\pi}{6} \wedge x < \frac{\pi}{2}$$
         _____           _____  
        /     \         /
-------ο-------ο-------ο-------
       x1      x2      x3

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x > \frac{\pi}{6} \wedge x < \frac{\pi}{2}$$
$$x > \frac{5 \pi}{6}$$
Solución de la desigualdad en el gráfico
Respuesta rápida [src]
  /   /pi          pi\     /pi          5*pi\\
Or|And|-- < x, x < --|, And|-- < x, x < ----||
  \   \6           2 /     \2            6  //
$$\left(\frac{\pi}{6} < x \wedge x < \frac{\pi}{2}\right) \vee \left(\frac{\pi}{2} < x \wedge x < \frac{5 \pi}{6}\right)$$
((pi/6 < x)∧(x < pi/2))∨((pi/2 < x)∧(x < 5*pi/6))
Respuesta rápida 2 [src]
 pi  pi     pi  5*pi 
(--, --) U (--, ----)
 6   2      2    6   
$$x\ in\ \left(\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}\right) \cup \left(\frac{\pi}{2}, \frac{5 \pi}{6}\right)$$
x in Union(Interval.open(pi/6, pi/2), Interval.open(pi/2, 5*pi/6))
Gráfico
sin^2x-cos^2x-3sinx+2<0 desigualdades