Sr Examen

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(2sin(x)-1)*(sin(x)+5)<0 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
(2*sin(x) - 1)*(sin(x) + 5) < 0
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) < 0$$
(sin(x) + 5)*(2*sin(x) - 1) < 0
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) < 0$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) = 0$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) = 0$$
cambiamos
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) = 0$$
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) = 0$$
Sustituimos
$$w = \sin{\left(x \right)}$$
Abramos la expresión en la ecuación
$$\left(w + 5\right) \left(2 w - 1\right) = 0$$
Obtenemos la ecuación cuadrática
$$2 w^{2} + 9 w - 5 = 0$$
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
$$a = 2$$
$$b = 9$$
$$c = -5$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(9)^2 - 4 * (2) * (-5) = 121

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

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

o
$$w_{1} = \frac{1}{2}$$
$$w_{2} = -5$$
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:
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(-5 \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(5 \right)}$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n + \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n + \pi - \operatorname{asin}{\left(-5 \right)}$$
$$x_{4} = 2 \pi n + \pi + \operatorname{asin}{\left(5 \right)}$$
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{3} = \pi + \operatorname{asin}{\left(5 \right)}$$
$$x_{4} = - \operatorname{asin}{\left(5 \right)}$$
Descartamos las soluciones complejas:
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{5 \pi}{6}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{2} = \frac{5 \pi}{6}$$
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
$$\left(\sin{\left(x \right)} + 5\right) \left(2 \sin{\left(x \right)} - 1\right) < 0$$
$$\left(-1 + 2 \sin{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6} \right)}\right) \left(\sin{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{6} \right)} + 5\right) < 0$$
/          /1    pi\\ /       /1    pi\\    
|-1 + 2*cos|-- + --||*|5 + cos|-- + --|| < 0
\          \10   3 // \       \10   3 //    

significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x < \frac{\pi}{6}$$
 _____           _____          
      \         /
-------ο-------ο-------
       x1      x2

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