Se da la desigualdad:
$$\left(\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)}\right) + 3 > 0$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\left(\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)}\right) + 3 = 0$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
$$\left(\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)}\right) + 3 = 0$$
cambiamos
$$\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)} + 3 = 0$$
$$\left(\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)}\right) + 3 = 0$$
Sustituimos
$$w = \tan{\left(x \right)}$$
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
$$a = 1$$
$$b = -4$$
$$c = 3$$
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c =
(-4)^2 - 4 * (1) * (3) = 4
Como D > 0 la ecuación tiene dos raíces.
w1 = (-b + sqrt(D)) / (2*a)
w2 = (-b - sqrt(D)) / (2*a)
o
$$w_{1} = 3$$
$$w_{2} = 1$$
hacemos cambio inverso
$$\tan{\left(x \right)} = w$$
Tenemos la ecuación
$$\tan{\left(x \right)} = w$$
es la ecuación trigonométrica más simple
Esta ecuación se reorganiza en
$$x = \pi n + \operatorname{atan}{\left(w \right)}$$
O
$$x = \pi n + \operatorname{atan}{\left(w \right)}$$
, donde n es cualquier número entero
sustituimos w:
$$x_{1} = \pi n + \operatorname{atan}{\left(w_{1} \right)}$$
$$x_{1} = \pi n + \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
$$x_{1} = \pi n + \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
$$x_{2} = \pi n + \operatorname{atan}{\left(w_{2} \right)}$$
$$x_{2} = \pi n + \operatorname{atan}{\left(1 \right)}$$
$$x_{2} = \pi n + \frac{\pi}{4}$$
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
$$x_{2} = \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
$$x_{2} = \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = \frac{\pi}{4}$$
$$x_{2} = \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$
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
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{4}$$
=
$$- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{4}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\left(\tan^{2}{\left(x \right)} - 4 \tan{\left(x \right)}\right) + 3 > 0$$
$$\left(- 4 \tan{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{4} \right)} + \tan^{2}{\left(- \frac{1}{10} + \frac{\pi}{4} \right)}\right) + 3 > 0$$
2/1 pi\ /1 pi\
3 + cot |-- + --| - 4*cot|-- + --| > 0
\10 4 / \10 4 /
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x < \frac{\pi}{4}$$
_____ _____
\ /
-------ο-------ο-------
x1 x2
Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x < \frac{\pi}{4}$$
$$x > \operatorname{atan}{\left(3 \right)}$$