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(4cos^2(x)-3)(1-tan^2(x))<= 0

Solución

(4 cos^{2} (x) - 3) (1 - tan^{2} (x)) \leq 0

Solución

\frac{π}{6} + πn \leq x \leq \frac{π}{4} + πn or \frac{3 π}{4} + πn \leq x \leq \frac{5 π}{6} + πn

Notación de intervalos

[\frac{π}{6} + πn, \frac{π}{4} + πn] \cup [\frac{3 π}{4} + πn, \frac{5 π}{6} + πn]

Notación decimal

0.52359 \dots + πn \leq x \leq 0.78539 \dots + πn or 2.35619 \dots + πn \leq x \leq 2.61799 \dots + πn

Pasos de solución

(4 cos^{2} (x) - 3) (1 - tan^{2} (x)) \leq 0

Usar la siguiente identidad:

cos^{2} (x) + sin^{2} (x) = 1

Por lo tanto

cos^{2} (x) = 1 - sin^{2} (x)

(4 (1 - sin^{2} (x)) - 3) (1 - tan^{2} (x)) \leq 0

Simplificar

(4 (1 - sin^{2} (x)) - 3) (1 - tan^{2} (x)) : (- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x))

(4 (1 - sin^{2} (x)) - 3) (1 - tan^{2} (x))

Expandir

4 (1 - sin^{2} (x)) - 3 : - 4 sin^{2} (x) + 1

4 (1 - sin^{2} (x)) - 3

Expandir

4 (1 - sin^{2} (x)) : 4 - 4 sin^{2} (x)

4 (1 - sin^{2} (x))

Poner los parentesis utilizando:

a (b - c) = ab - a c

a = 4, b = 1, c = sin^{2} (x)

= 4 \cdot 1 - 4 sin^{2} (x)

Multiplicar los numeros:

4 \cdot 1 = 4

= 4 - 4 sin^{2} (x)

= 4 - 4 sin^{2} (x) - 3

Simplificar

4 - 4 sin^{2} (x) - 3 : - 4 sin^{2} (x) + 1

4 - 4 sin^{2} (x) - 3

Agrupar términos semejantes

= - 4 sin^{2} (x) + 4 - 3

Sumar/restar lo siguiente:

4 - 3 = 1

= - 4 sin^{2} (x) + 1

= - 4 sin^{2} (x) + 1

= (- 4 sin^{2} (x) + 1) (- tan^{2} (x) + 1)

= (- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x))

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x)) \leq 0

Periodicidad de

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x)) : π

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x))

esta compuesta de las siguientes funciones y periodos:

sin (x)

con periodicidad de

2 π

La periodicidad compuesta es:

= π

Expresar con seno, coseno

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - tan^{2} (x)) \leq 0

Utilizar la identidad trigonométrica básica:

tan (x) = \frac{sin ( x )}{cos ( x )}

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - (\frac{sin ( x )}{cos ( x )})^{2}) \leq 0

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - (\frac{sin ( x )}{cos ( x )})^{2}) \leq 0

Simplificar

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - (\frac{sin ( x )}{cos ( x )})^{2}) : \frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )}

(- 4 sin^{2} (x) + 1) (1 - (\frac{sin ( x )}{cos ( x )})^{2})

Aplicar las leyes de los exponentes:

(\frac{a}{b})^{c} = \frac{a ^{c}}{b ^{c}}

= (- 4 sin^{2} (x) + 1) (- \frac{sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )} + 1)

Simplificar

1 - \frac{sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

en una fracción:

\frac{cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

1 - \frac{sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

Convertir a fracción:

1 = \frac{1 cos ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

= \frac{1 \cdot cos ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )} - \frac{sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

Ya que los denominadores son iguales, combinar las fracciones:

\frac{a}{c} \pm \frac{b}{c} = \frac{a \pm b}{c}

= \frac{1 \cdot cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

Multiplicar:

1 \cdot cos^{2} (x) = cos^{2} (x)

= \frac{cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )}

= \frac{cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x )}{cos ^{2} ( x )} (- 4 sin^{2} (x) + 1)

Multiplicar fracciones:

a \cdot \frac{b}{c} = \frac{a \cdot b}{c}

= \frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )}

\frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )} \leq 0

Encontrar los ceros y puntos indefinidos de

\frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )}

para

0 \leq x < π

Para encontrar los ceros, transformar la desigualdad a 0

\frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )} = 0

\frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )} = 0, 0 \leq x < π : x = \frac{π}{4}, x = \frac{3 π}{4}, x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

\frac{( cos ^{2} ( x ) - sin ^{2} ( x ) ) ( - 4 sin ^{2} ( x ) + 1 )}{cos ^{2} ( x )} = 0, 0 \leq x < π

\frac{f ( x )}{g ( x )} = 0 \Rightarrow f (x) = 0

(cos^{2} (x) - sin^{2} (x)) (- 4 sin^{2} (x) + 1) = 0

Resolver cada parte por separado

cos^{2} (x) - sin^{2} (x) = 0 or - 4 sin^{2} (x) + 1 = 0

cos^{2} (x) - sin^{2} (x) = 0, 0 \leq x < π : x = \frac{π}{4}, x = \frac{3 π}{4}

cos^{2} (x) - sin^{2} (x) = 0, 0 \leq x < π

Re-escribir usando identidades trigonométricas

cos^{2} (x) - sin^{2} (x)

Utilizar la identidad trigonométrica del ángulo doble:

cos^{2} (x) - sin^{2} (x) = cos (2 x)

= cos (2 x)

cos (2 x) = 0

Soluciones generales para

cos (2 x) = 0

cos (x)

tabla de valores periódicos con

2 πn

intervalos:

x 0 \frac{π}{6} \frac{π}{4} \frac{π}{3} \frac{π}{2} \frac{2 π}{3} \frac{3 π}{4} \frac{5 π}{6} cos (x) 1 \frac{3}{2} \frac{2}{2} \frac{1}{2} 0 - \frac{1}{2} - \frac{2}{2} - \frac{3}{2} x π \frac{7 π}{6} \frac{5 π}{4} \frac{4 π}{3} \frac{3 π}{2} \frac{5 π}{3} \frac{7 π}{4} \frac{11 π}{6} cos (x) - 1 - \frac{3}{2} - \frac{2}{2} - \frac{1}{2} 0 \frac{1}{2} \frac{2}{2} \frac{3}{2}

2 x = \frac{π}{2} + 2 πn, 2 x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

2 x = \frac{π}{2} + 2 πn, 2 x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

Resolver

2 x = \frac{π}{2} + 2 πn : x = \frac{π}{4} + πn

2 x = \frac{π}{2} + 2 πn

Dividir ambos lados entre

2

2 x = \frac{π}{2} + 2 πn

Dividir ambos lados entre

2

\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

Simplificar

\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

Simplificar

\frac{2 x}{2} : x

\frac{2 x}{2}

Dividir:

\frac{2}{2} = 1

= x

Simplificar

\frac{\frac{π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2} : \frac{π}{4} + πn

\frac{\frac{π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

\frac{\frac{π}{2}}{2} = \frac{π}{4}

\frac{\frac{π}{2}}{2}

Aplicar las propiedades de las fracciones:

\frac{\frac{b}{c}}{a} = \frac{b}{c \cdot a}

= \frac{π}{2 \cdot 2}

Multiplicar los numeros:

2 \cdot 2 = 4

= \frac{π}{4}

\frac{2 πn}{2} = πn

\frac{2 πn}{2}

Dividir:

\frac{2}{2} = 1

= πn

= \frac{π}{4} + πn

x = \frac{π}{4} + πn

x = \frac{π}{4} + πn

x = \frac{π}{4} + πn

Resolver

2 x = \frac{3 π}{2} + 2 πn : x = \frac{3 π}{4} + πn

2 x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

Dividir ambos lados entre

2

2 x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

Dividir ambos lados entre

2

\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{3 π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

Simplificar

\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{3 π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

Simplificar

\frac{2 x}{2} : x

\frac{2 x}{2}

Dividir:

\frac{2}{2} = 1

= x

Simplificar

\frac{\frac{3 π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2} : \frac{3 π}{4} + πn

\frac{\frac{3 π}{2}}{2} + \frac{2 πn}{2}

\frac{\frac{3 π}{2}}{2} = \frac{3 π}{4}

\frac{\frac{3 π}{2}}{2}

Aplicar las propiedades de las fracciones:

\frac{\frac{b}{c}}{a} = \frac{b}{c \cdot a}

= \frac{3 π}{2 \cdot 2}

Multiplicar los numeros:

2 \cdot 2 = 4

= \frac{3 π}{4}

\frac{2 πn}{2} = πn

\frac{2 πn}{2}

Dividir:

\frac{2}{2} = 1

= πn

= \frac{3 π}{4} + πn

x = \frac{3 π}{4} + πn

x = \frac{3 π}{4} + πn

x = \frac{3 π}{4} + πn

x = \frac{π}{4} + πn, x = \frac{3 π}{4} + πn

Soluciones para el rango

0 \leq x < π

x = \frac{π}{4}, x = \frac{3 π}{4}

- 4 sin^{2} (x) + 1 = 0, 0 \leq x < π : x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

- 4 sin^{2} (x) + 1 = 0, 0 \leq x < π

Usando el método de sustitución

- 4 sin^{2} (x) + 1 = 0

Sea:

sin (x) = u

- 4 u^{2} + 1 = 0

- 4 u^{2} + 1 = 0 : u = \frac{1}{2}, u = - \frac{1}{2}

- 4 u^{2} + 1 = 0

Mover

1

al lado derecho

- 4 u^{2} + 1 = 0

Restar

1

de ambos lados

- 4 u^{2} + 1 - 1 = 0 - 1

Simplificar

- 4 u^{2} = - 1

- 4 u^{2} = - 1

Dividir ambos lados entre

- 4

- 4 u^{2} = - 1

Dividir ambos lados entre

- 4

\frac{- 4 u ^{2}}{- 4} = \frac{- 1}{- 4}

Simplificar

u^{2} = \frac{1}{4}

u^{2} = \frac{1}{4}

Para

x^{2} = f (a)

las soluciones son

x = f (a), - f (a)

u = \frac{1}{4}, u = - \frac{1}{4}

\frac{1}{4} = \frac{1}{2}

\frac{1}{4}

Aplicar la siguiente propiedad de los radicales:

asumiendo que

a \geq 0, b \geq 0

= \frac{1}{4}

4 = 2

4

Descomponer el número en factores primos:

4 = 2^{2}

= 2^{2}

Aplicar las leyes de los exponentes:

2^{2} = 2

= 2

= \frac{1}{2}

Aplicar la regla

1 = 1

= \frac{1}{2}

- \frac{1}{4} = - \frac{1}{2}

- \frac{1}{4}

Simplificar

\frac{1}{4} : \frac{1}{2}

\frac{1}{4}

Aplicar la siguiente propiedad de los radicales:

asumiendo que

a \geq 0, b \geq 0

= \frac{1}{4}

4 = 2

4

Descomponer el número en factores primos:

4 = 2^{2}

= 2^{2}

Aplicar las leyes de los exponentes:

2^{2} = 2

= 2

= \frac{1}{2}

= - \frac{1}{2}

Aplicar la regla

1 = 1

= - \frac{1}{2}

u = \frac{1}{2}, u = - \frac{1}{2}

Sustituir en la ecuación

u = sin (x)

sin (x) = \frac{1}{2}, sin (x) = - \frac{1}{2}

sin (x) = \frac{1}{2}, sin (x) = - \frac{1}{2}

sin (x) = \frac{1}{2}, 0 \leq x < π : x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

sin (x) = \frac{1}{2}, 0 \leq x < π

Soluciones generales para

sin (x) = \frac{1}{2}

tabla de valores periódicos con

2 πn

intervalos:

x 0 \frac{π}{6} \frac{π}{4} \frac{π}{3} \frac{π}{2} \frac{2 π}{3} \frac{3 π}{4} \frac{5 π}{6} sin (x) 0 \frac{1}{2} \frac{2}{2} \frac{3}{2} 1 \frac{3}{2} \frac{2}{2} \frac{1}{2} x π \frac{7 π}{6} \frac{5 π}{4} \frac{4 π}{3} \frac{3 π}{2} \frac{5 π}{3} \frac{7 π}{4} \frac{11 π}{6} sin (x) 0 - \frac{1}{2} - \frac{2}{2} - \frac{3}{2} - 1 - \frac{3}{2} - \frac{2}{2} - \frac{1}{2}

x = \frac{π}{6} + 2 πn, x = \frac{5 π}{6} + 2 πn

x = \frac{π}{6} + 2 πn, x = \frac{5 π}{6} + 2 πn

Soluciones para el rango

0 \leq x < π

x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

sin (x) = - \frac{1}{2}, 0 \leq x < π :

Sin solución

sin (x) = - \frac{1}{2}, 0 \leq x < π

Soluciones generales para

sin (x) = - \frac{1}{2}

tabla de valores periódicos con

2 πn

intervalos:

x 0 \frac{π}{6} \frac{π}{4} \frac{π}{3} \frac{π}{2} \frac{2 π}{3} \frac{3 π}{4} \frac{5 π}{6} sin (x) 0 \frac{1}{2} \frac{2}{2} \frac{3}{2} 1 \frac{3}{2} \frac{2}{2} \frac{1}{2} x π \frac{7 π}{6} \frac{5 π}{4} \frac{4 π}{3} \frac{3 π}{2} \frac{5 π}{3} \frac{7 π}{4} \frac{11 π}{6} sin (x) 0 - \frac{1}{2} - \frac{2}{2} - \frac{3}{2} - 1 - \frac{3}{2} - \frac{2}{2} - \frac{1}{2}

x = \frac{7 π}{6} + 2 πn, x = \frac{11 π}{6} + 2 πn

x = \frac{7 π}{6} + 2 πn, x = \frac{11 π}{6} + 2 πn

Soluciones para el rango

0 \leq x < π

Sin soluci \overset{o}{ˊ} n

Combinar toda las soluciones

x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

Combinar toda las soluciones

x = \frac{π}{4}, x = \frac{3 π}{4}, x = \frac{π}{6}, x = \frac{5 π}{6}

Encontrar los puntos indefinidos:

x = \frac{π}{2}

Encontrar los ceros del denominador

cos^{2} (x) = 0

Aplicar la regla

x^{n} = 0 \Rightarrow x = 0

cos (x) = 0

Soluciones generales para

cos (x) = 0

cos (x)

tabla de valores periódicos con

2 πn

intervalos:

x 0 \frac{π}{6} \frac{π}{4} \frac{π}{3} \frac{π}{2} \frac{2 π}{3} \frac{3 π}{4} \frac{5 π}{6} cos (x) 1 \frac{3}{2} \frac{2}{2} \frac{1}{2} 0 - \frac{1}{2} - \frac{2}{2} - \frac{3}{2} x π \frac{7 π}{6} \frac{5 π}{4} \frac{4 π}{3} \frac{3 π}{2} \frac{5 π}{3} \frac{7 π}{4} \frac{11 π}{6} cos (x) - 1 - \frac{3}{2} - \frac{2}{2} - \frac{1}{2} 0 \frac{1}{2} \frac{2}{2} \frac{3}{2}

x = \frac{π}{2} + 2 πn, x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

x = \frac{π}{2} + 2 πn, x = \frac{3 π}{2} + 2 πn

Soluciones para el rango

0 \leq x < π

x = \frac{π}{2}

\frac{π}{6}, \frac{π}{4}, \frac{π}{2}, \frac{3 π}{4}, \frac{5 π}{6}

Identificar los intervalos

0 < x < \frac{π}{6}, \frac{π}{6} < x < \frac{π}{4}, \frac{π}{4} < x < \frac{π}{2}, \frac{π}{2} < x < \frac{3 π}{4}, \frac{3 π}{4} < x < \frac{5 π}{6}, \frac{5 π}{6} < x < π

Resumir en una tabla:

cos^{2} (x) - sin^{2} (x) - 4 sin^{2} (x) + 1 cos^{2} (x) \frac{( c o s ^{2} ( x ) - s i n ^{2} ( x ) ) ( - 4 s i n ^{2} ( x ) + 1 )}{c o s ^{2} ( x )} x = 0 + + + + 0 < x < \frac{π}{6} + + + + x = \frac{π}{6} + 0 + 0 \frac{π}{6} < x < \frac{π}{4} + - + - x = \frac{π}{4} 0 - + 0 \frac{π}{4} < x < \frac{π}{2} - - + + x = \frac{π}{2} - - 0 Sin definir \frac{π}{2} < x < \frac{3 π}{4} - - + + x = \frac{3 π}{4} 0 - + 0 \frac{3 π}{4} < x < \frac{5 π}{6} + - + - x = \frac{5 π}{6} + 0 + 0 \frac{5 π}{6} < x < π + + + + x = π + + + +

Identificar los intervalos que cumplen la condición:

\leq 0

x = \frac{π}{6} or \frac{π}{6} < x < \frac{π}{4} or x = \frac{π}{4} or x = \frac{3 π}{4} or \frac{3 π}{4} < x < \frac{5 π}{6} or x = \frac{5 π}{6}

Mezclar intervalos sobrepuestos

\frac{π}{6} \leq x \leq \frac{π}{4} or \frac{3 π}{4} \leq x < \frac{5 π}{6} or x = \frac{5 π}{6}