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-sin(x)^2+cos(x)^2>(-1)/sqrt(2) desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
     2         2       -1  
- sin (x) + cos (x) > -----
                        ___
                      \/ 2 
$$- \sin^{2}{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(x \right)} > - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
-sin(x)^2 + cos(x)^2 > -1/sqrt(2)
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$- \sin^{2}{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(x \right)} > - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$- \sin^{2}{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
$$- \sin^{2}{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(x \right)} = - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
cambiamos
$$\cos{\left(2 x \right)} + \frac{\sqrt{2}}{2} = 0$$
$$- 2 \sin^{2}{\left(x \right)} + \frac{1}{\sqrt{2}} + 1 = 0$$
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
$$a = -2$$
$$b = 0$$
$$c = \frac{\sqrt{2}}{2} + 1$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(0)^2 - 4 * (-2) * (1 + sqrt(2)/2) = 8 + 4*sqrt(2)

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

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

o
$$w_{1} = - \frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4}$$
$$w_{2} = \frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4}$$
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:
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(- \frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)}$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(- \frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{\sqrt{4 \sqrt{2} + 8}}{4} \right)} + \pi$$
$$x_{1} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{3} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{4} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{1} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{3} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{4} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{3} = - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{4} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
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
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)} - \frac{1}{10}$$
=
$$- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)} - \frac{1}{10}$$
lo sustituimos en la expresión
$$- \sin^{2}{\left(x \right)} + \cos^{2}{\left(x \right)} > - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
$$- \sin^{2}{\left(- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)} - \frac{1}{10} \right)} + \cos^{2}{\left(- 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)} - \frac{1}{10} \right)} > - \frac{1}{\sqrt{2}}$$
    /           /    ______________________________\\       /           /    ______________________________\\          
    |           |   /                  ___________ ||       |           |   /                  ___________ ||          
    |           |  /        ___       /       ___  ||       |           |  /        ___       /       ___  ||      ___ 
   2|1          |\/   6 - \/ 2  + 4*\/  2 - \/ 2   ||      2|1          |\/   6 - \/ 2  + 4*\/  2 - \/ 2   ||   -\/ 2  
cos |-- + 2*atan|----------------------------------|| - sin |-- + 2*atan|----------------------------------|| > -------
    |10         |             ___________          ||       |10         |             ___________          ||      2   
    |           |            /       ___           ||       |           |            /       ___           ||   
    \           \          \/  2 + \/ 2            //       \           \          \/  2 + \/ 2            //          
          

significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x < - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
 _____           _____           _____          
      \         /     \         /
-------ο-------ο-------ο-------ο-------
       x1      x3      x4      x2

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x < - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x > - 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)} \wedge x < 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} - \sqrt{2} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
$$x > 2 \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{- \sqrt{2} + 4 \sqrt{2 - \sqrt{2}} + 6}}{\sqrt{\sqrt{2} + 2}} \right)}$$
Solución de la desigualdad en el gráfico
Respuesta rápida [src]
  /   /                /   ___________\\     /                  /   ___________\    \\
  |   |                |  /       ___ ||     |                  |  /       ___ |    ||
  |   |                |\/  2 + \/ 2  ||     |                  |\/  2 + \/ 2  |    ||
Or|And|0 <= x, x < atan|--------------||, And|x <= pi, pi - atan|--------------| < x||
  |   |                |   ___________||     |                  |   ___________|    ||
  |   |                |  /       ___ ||     |                  |  /       ___ |    ||
  \   \                \\/  2 - \/ 2  //     \                  \\/  2 - \/ 2  /    //
$$\left(0 \leq x \wedge x < \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{\sqrt{2} + 2}}{\sqrt{2 - \sqrt{2}}} \right)}\right) \vee \left(x \leq \pi \wedge \pi - \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{\sqrt{2} + 2}}{\sqrt{2 - \sqrt{2}}} \right)} < x\right)$$
((0 <= x)∧(x < atan(sqrt(2 + sqrt(2))/sqrt(2 - sqrt(2)))))∨((x <= pi)∧(pi - atan(sqrt(2 + sqrt(2))/sqrt(2 - sqrt(2))) < x))
Respuesta rápida 2 [src]
        /   ___________\              /   ___________\     
        |  /       ___ |              |  /       ___ |     
        |\/  2 + \/ 2  |              |\/  2 + \/ 2  |     
[0, atan|--------------|) U (pi - atan|--------------|, pi]
        |   ___________|              |   ___________|     
        |  /       ___ |              |  /       ___ |     
        \\/  2 - \/ 2  /              \\/  2 - \/ 2  /     
$$x\ in\ \left[0, \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{\sqrt{2} + 2}}{\sqrt{2 - \sqrt{2}}} \right)}\right) \cup \left(\pi - \operatorname{atan}{\left(\frac{\sqrt{\sqrt{2} + 2}}{\sqrt{2 - \sqrt{2}}} \right)}, \pi\right]$$
x in Union(Interval.Ropen(0, atan(sqrt(sqrt(2) + 2)/sqrt(2 - sqrt(2)))), Interval.Lopen(pi - atan(sqrt(sqrt(2) + 2)/sqrt(2 - sqrt(2))), pi))