Se da la desigualdad:
$$\sin{\left(3 x \right)} 4 \cos{\left(3 x \right)} \leq 1$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\sin{\left(3 x \right)} 4 \cos{\left(3 x \right)} = 1$$
Resolvemos:
$$x_{1} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(-2 + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + \sqrt{3} \right)}}{3}$$
$$x_{2} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt{3} + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + 2 \right)}}{3}$$
$$x_{3} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3}$$
$$x_{4} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} + \sqrt{3} + 2 \right)}}{3}$$
$$x_{1} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(-2 + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + \sqrt{3} \right)}}{3}$$
$$x_{2} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt{3} + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + 2 \right)}}{3}$$
$$x_{3} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3}$$
$$x_{4} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} + \sqrt{3} + 2 \right)}}{3}$$
Las raíces dadas
$$x_{3} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3}$$
$$x_{2} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt{3} + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + 2 \right)}}{3}$$
$$x_{4} = - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} + \sqrt{3} + 2 \right)}}{3}$$
$$x_{1} = \frac{2 \operatorname{atan}{\left(-2 + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + \sqrt{3} \right)}}{3}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} \leq x_{3}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{3} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3} - \frac{1}{10}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\sin{\left(3 x \right)} 4 \cos{\left(3 x \right)} \leq 1$$
$$\sin{\left(3 \left(- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3} - \frac{1}{10}\right) \right)} 4 \cos{\left(3 \left(- \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3} - \frac{1}{10}\right) \right)} \leq 1$$
/ / ___________\\ / / ___________\\
|3 | ___ / ___ || |3 | ___ / ___ ||
-4*cos|-- + 2*atan\2 + \/ 3 + 2*\/ 2 + \/ 3 /|*sin|-- + 2*atan\2 + \/ 3 + 2*\/ 2 + \/ 3 /| <= 1
\10 / \10 /
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x \leq - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3}$$
_____ _____ _____
\ / \ /
-------•-------•-------•-------•-------
x3 x2 x4 x1
Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x \leq - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(\sqrt{3} + 2 + 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} \right)}}{3}$$
$$x \geq - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- \sqrt{3} + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + 2 \right)}}{3} \wedge x \leq - \frac{2 \operatorname{atan}{\left(- 2 \sqrt{\sqrt{3} + 2} + \sqrt{3} + 2 \right)}}{3}$$
$$x \geq \frac{2 \operatorname{atan}{\left(-2 + 2 \sqrt{2 - \sqrt{3}} + \sqrt{3} \right)}}{3}$$