Sr Examen

cos2x+3sinx>=-1 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

Ha introducido [src]
cos(2*x) + 3*sin(x) >= -1
3sin(x)+cos(2x)13 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} \geq -1
3*sin(x) + cos(2*x) >= -1
Solución detallada
Se da la desigualdad:
3sin(x)+cos(2x)13 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} \geq -1
Para resolver esta desigualdad primero hay que resolver la ecuación correspondiente:
3sin(x)+cos(2x)=13 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} = -1
Resolvemos:
Tenemos la ecuación
3sin(x)+cos(2x)=13 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} = -1
cambiamos
3sin(x)+cos(2x)+1=03 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} + 1 = 0
2sin2(x)+3sin(x)+2=0- 2 \sin^{2}{\left(x \right)} + 3 \sin{\left(x \right)} + 2 = 0
Sustituimos
w=sin(x)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:
w1=Db2aw_{1} = \frac{\sqrt{D} - b}{2 a}
w2=Db2aw_{2} = \frac{- \sqrt{D} - b}{2 a}
donde D = b^2 - 4*a*c es el discriminante.
Como
a=2a = -2
b=3b = 3
c=2c = 2
, entonces
D = b^2 - 4 * a * c = 

(3)^2 - 4 * (-2) * (2) = 25

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

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

o
w1=12w_{1} = - \frac{1}{2}
w2=2w_{2} = 2
hacemos cambio inverso
sin(x)=w\sin{\left(x \right)} = w
Tenemos la ecuación
sin(x)=w\sin{\left(x \right)} = w
es la ecuación trigonométrica más simple
Esta ecuación se reorganiza en
x=2πn+asin(w)x = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w \right)}
x=2πnasin(w)+πx = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w \right)} + \pi
O
x=2πn+asin(w)x = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w \right)}
x=2πnasin(w)+πx = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w \right)} + \pi
, donde n es cualquier número entero
sustituimos w:
x1=2πn+asin(w1)x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)}
x1=2πn+asin(12)x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(- \frac{1}{2} \right)}
x1=2πnπ6x_{1} = 2 \pi n - \frac{\pi}{6}
x2=2πn+asin(w2)x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)}
x2=2πn+asin(2)x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(2 \right)}
x2=2πn+asin(2)x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(2 \right)}
x3=2πnasin(w1)+πx_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)} + \pi
x3=2πnasin(12)+πx_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(- \frac{1}{2} \right)} + \pi
x3=2πn+7π6x_{3} = 2 \pi n + \frac{7 \pi}{6}
x4=2πnasin(w2)+πx_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)} + \pi
x4=2πn+πasin(2)x_{4} = 2 \pi n + \pi - \operatorname{asin}{\left(2 \right)}
x4=2πn+πasin(2)x_{4} = 2 \pi n + \pi - \operatorname{asin}{\left(2 \right)}
x1=5π6x_{1} = - \frac{5 \pi}{6}
x2=π6x_{2} = - \frac{\pi}{6}
x3=π2ilog(23)x_{3} = \frac{\pi}{2} - i \log{\left(2 - \sqrt{3} \right)}
x4=π2ilog(3+2)x_{4} = \frac{\pi}{2} - i \log{\left(\sqrt{3} + 2 \right)}
Descartamos las soluciones complejas:
x1=5π6x_{1} = - \frac{5 \pi}{6}
x2=π6x_{2} = - \frac{\pi}{6}
Las raíces dadas
x1=5π6x_{1} = - \frac{5 \pi}{6}
x2=π6x_{2} = - \frac{\pi}{6}
son puntos de cambio del signo de desigualdad en las soluciones.
Primero definámonos con el signo hasta el punto extremo izquierdo:
x0x1x_{0} \leq x_{1}
Consideremos, por ejemplo, el punto
x0=x1110x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}
=
5π6110- \frac{5 \pi}{6} - \frac{1}{10}
=
5π6110- \frac{5 \pi}{6} - \frac{1}{10}
lo sustituimos en la expresión
3sin(x)+cos(2x)13 \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} \geq -1
3sin(5π6110)+cos(2(5π6110))13 \sin{\left(- \frac{5 \pi}{6} - \frac{1}{10} \right)} + \cos{\left(2 \left(- \frac{5 \pi}{6} - \frac{1}{10}\right) \right)} \geq -1
       /1    pi\      /1   pi\      
- 3*cos|-- + --| + sin|- + --| >= -1
       \10   3 /      \5   6 /      

significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
x5π6x \leq - \frac{5 \pi}{6}
 _____           _____          
      \         /
-------•-------•-------
       x1      x2

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
x5π6x \leq - \frac{5 \pi}{6}
xπ6x \geq - \frac{\pi}{6}
Solución de la desigualdad en el gráfico
0-60-50-40-30-20-101020304050605-5
Respuesta rápida 2 [src]
    7*pi     11*pi       
[0, ----] U [-----, 2*pi]
     6         6         
x in [0,7π6][11π6,2π]x\ in\ \left[0, \frac{7 \pi}{6}\right] \cup \left[\frac{11 \pi}{6}, 2 \pi\right]
x in Union(Interval(0, 7*pi/6), Interval(11*pi/6, 2*pi))
Respuesta rápida [src]
  /   /             7*pi\     /11*pi                \\
Or|And|0 <= x, x <= ----|, And|----- <= x, x <= 2*pi||
  \   \              6  /     \  6                  //
(0xx7π6)(11π6xx2π)\left(0 \leq x \wedge x \leq \frac{7 \pi}{6}\right) \vee \left(\frac{11 \pi}{6} \leq x \wedge x \leq 2 \pi\right)
((0 <= x)∧(x <= 7*pi/6))∨((11*pi/6 <= x)∧(x <= 2*pi))
Gráfico
cos2x+3sinx>=-1 desigualdades