Sr Examen

sin(x)+cos(2x)>=1 desigualdades

En la desigualdad la incógnita

Solución

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

(1)^2 - 4 * (-2) * (0) = 1

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

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

o
$$w_{1} = 0$$
$$w_{2} = \frac{1}{2}$$
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:
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(0 \right)}$$
$$x_{1} = 2 \pi n$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)}$$
$$x_{2} = 2 \pi n + \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{1} \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(0 \right)} + \pi$$
$$x_{3} = 2 \pi n + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(w_{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n - \operatorname{asin}{\left(\frac{1}{2} \right)} + \pi$$
$$x_{4} = 2 \pi n + \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{4} = \pi$$
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{4} = \pi$$
Las raíces dadas
$$x_{1} = 0$$
$$x_{2} = \frac{\pi}{6}$$
$$x_{3} = \frac{5 \pi}{6}$$
$$x_{4} = \pi$$
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
$$x_{0} = x_{1} - \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10}$$
=
$$- \frac{1}{10}$$
lo sustituimos en la expresión
$$\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(2 x \right)} \geq 1$$
$$\sin{\left(- \frac{1}{10} \right)} + \cos{\left(\frac{\left(-1\right) 2}{10} \right)} \geq 1$$
-sin(1/10) + cos(1/5) >= 1

pero
-sin(1/10) + cos(1/5) < 1

Entonces
$$x \leq 0$$
no se cumple
significa que una de las soluciones de nuestra ecuación será con:
$$x \geq 0 \wedge x \leq \frac{\pi}{6}$$
         _____           _____  
        /     \         /     \  
-------•-------•-------•-------•-------
       x1      x2      x3      x4

Recibiremos otras soluciones de la desigualdad pasando al polo siguiente etc.
etc.
Respuesta:
$$x \geq 0 \wedge x \leq \frac{\pi}{6}$$
$$x \geq \frac{5 \pi}{6} \wedge x \leq \pi$$
Solución de la desigualdad en el gráfico
Respuesta rápida 2 [src]
    pi     5*pi              
[0, --] U [----, pi] U {2*pi}
    6       6                
$$x\ in\ \left[0, \frac{\pi}{6}\right] \cup \left[\frac{5 \pi}{6}, \pi\right] \cup \left\{2 \pi\right\}$$
x in Union(FiniteSet(2*pi), Interval(0, pi/6), Interval(5*pi/6, pi))
Respuesta rápida [src]
  /   /             pi\     /5*pi              \          \
Or|And|0 <= x, x <= --|, And|---- <= x, x <= pi|, x = 2*pi|
  \   \             6 /     \ 6                /          /
$$\left(0 \leq x \wedge x \leq \frac{\pi}{6}\right) \vee \left(\frac{5 \pi}{6} \leq x \wedge x \leq \pi\right) \vee x = 2 \pi$$
(x = 2*pi))∨((0 <= x)∧(x <= pi/6))∨((x <= pi)∧(5*pi/6 <= x)
Gráfico
sin(x)+cos(2x)>=1 desigualdades