Sr Examen

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cos(2x)<=1/4 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
cos(2*x) <= 1/4
$$\cos{\left(2 x \right)} \leq \frac{1}{4}$$
cos(2*x) <= 1/4
Solución detallada
Se da la desigualdad:
$$\cos{\left(2 x \right)} \leq \frac{1}{4}$$
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
$$\cos{\left(2 x \right)} = \frac{1}{4}$$
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
$$\cos{\left(2 x \right)} = \frac{1}{4}$$
es la ecuación trigonométrica más simple
Esta ecuación se reorganiza en
$$2 x = \pi n + \operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}$$
$$2 x = \pi n - \pi + \operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}$$
O
$$2 x = \pi n + \operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}$$
$$2 x = \pi n - \pi + \operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}$$
, donde n es cualquier número entero
Dividamos ambos miembros de la ecuación obtenida en
$$2$$
$$x_{1} = \frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\pi n}{2} - \frac{\pi}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
$$x_{1} = \frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\pi n}{2} - \frac{\pi}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = \frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
$$x_{2} = \frac{\pi n}{2} - \frac{\pi}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
$$x_{0} \leq x_{1}$$
Consideremos, por ejemplo, el punto
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$\left(\frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}\right) + - \frac{1}{10}$$
=
$$\frac{\pi n}{2} - \frac{1}{10} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\cos{\left(2 x \right)} \leq \frac{1}{4}$$
$$\cos{\left(2 \left(\frac{\pi n}{2} - \frac{1}{10} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}\right) \right)} \leq \frac{1}{4}$$
cos(-1/5 + pi*n + acos(1/4)) <= 1/4

significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x \leq \frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
 _____           _____          
      \         /
-------•-------•-------
       x1      x2

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x \leq \frac{\pi n}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
$$x \geq \frac{\pi n}{2} - \frac{\pi}{2} + \frac{\operatorname{acos}{\left(\frac{1}{4} \right)}}{2}$$
Solución de la desigualdad en el gráfico
Respuesta rápida [src]
   /        /  /         /   /    /  ____\\\\                                                      \     /      /   /    /  ____\\\                                                      \     \
   |        |  |         |   |atan\\/ 15 /|||      /     _________________________________________\|     |      |   |atan\\/ 15 /||      /     _________________________________________\|     |
   |        |  |         |sin|------------|||      |    /     /    /  ____\\       /    /  ____\\ ||     |      |sin|------------||      |    /     /    /  ____\\       /    /  ____\\ ||     |
   |        |  |         |   \     2      /||      |   /     2|atan\\/ 15 /|      2|atan\\/ 15 /| ||     |      |   \     2      /|      |   /     2|atan\\/ 15 /|      2|atan\\/ 15 /| ||     |
And|x <= -I*|I*|pi - atan|-----------------|| + log|  /   cos |------------| + sin |------------| ||, -I*|I*atan|-----------------| + log|  /   cos |------------| + sin |------------| || <= x|
   |        |  |         |   /    /  ____\\||      \\/        \     2      /       \     2      / /|     |      |   /    /  ____\\|      \\/        \     2      /       \     2      / /|     |
   |        |  |         |   |atan\\/ 15 /|||                                                      |     |      |   |atan\\/ 15 /||                                                      |     |
   |        |  |         |cos|------------|||                                                      |     |      |cos|------------||                                                      |     |
   \        \  \         \   \     2      ///                                                      /     \      \   \     2      //                                                      /     /
$$x \leq - i \left(\log{\left(\sqrt{\sin^{2}{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)} + \cos^{2}{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}} \right)} + i \left(\pi - \operatorname{atan}{\left(\frac{\sin{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}}{\cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}} \right)}\right)\right) \wedge - i \left(\log{\left(\sqrt{\sin^{2}{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)} + \cos^{2}{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}} \right)} + i \operatorname{atan}{\left(\frac{\sin{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}}{\cos{\left(\frac{\operatorname{atan}{\left(\sqrt{15} \right)}}{2} \right)}} \right)}\right) \leq x$$
(-i*(i*atan(sin(atan(sqrt(15))/2)/cos(atan(sqrt(15))/2)) + log(sqrt(cos(atan(sqrt(15))/2)^2 + sin(atan(sqrt(15))/2)^2))) <= x)∧(x <= -i*(i*(pi - atan(sin(atan(sqrt(15))/2)/cos(atan(sqrt(15))/2))) + log(sqrt(cos(atan(sqrt(15))/2)^2 + sin(atan(sqrt(15))/2)^2))))