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2tan^2(x)+cot^2(x)-3=0

Solución

2 tan^{2} (x) + cot^{2} (x) - 3 = 0

Solución

x = 0.61547 \dots + πn, x = 2.52611 \dots + πn, x = \frac{π}{4} + πn, x = \frac{3 π}{4} + πn

Grados

x = 35.26438 \dots^{\circ} + 18 0^{\circ} n, x = 144.73561 \dots^{\circ} + 18 0^{\circ} n, x = 4 5^{\circ} + 18 0^{\circ} n, x = 13 5^{\circ} + 18 0^{\circ} n

Pasos de solución

2 tan^{2} (x) + cot^{2} (x) - 3 = 0

Re-escribir usando identidades trigonométricas

- 3 + cot^{2} (x) + 2 tan^{2} (x)

Utilizar la identidad trigonométrica básica:

tan (x) = \frac{1}{cot ( x )}

= - 3 + cot^{2} (x) + 2 (\frac{1}{cot ( x )})^{2}

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

2 (\frac{1}{cot ( x )})^{2}

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

(\frac{1}{cot ( x )})^{2}

Aplicar las leyes de los exponentes:

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

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

Aplicar la regla

1^{a} = 1

1^{2} = 1

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

= 2 \cdot \frac{1}{cot ^{2} ( x )}

Multiplicar fracciones:

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

= \frac{1 \cdot 2}{cot ^{2} ( x )}

Multiplicar los numeros:

1 \cdot 2 = 2

= \frac{2}{cot ^{2} ( x )}

= - 3 + cot^{2} (x) + \frac{2}{cot ^{2} ( x )}

- 3 + cot^{2} (x) + \frac{2}{cot ^{2} ( x )} = 0

Usando el método de sustitución

- 3 + cot^{2} (x) + \frac{2}{cot ^{2} ( x )} = 0

Sea:

cot (x) = u

- 3 + u^{2} + \frac{2}{u ^{2}} = 0

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

- 3 + u^{2} + \frac{2}{u ^{2}} = 0

Multiplicar ambos lados por

u^{2}

- 3 + u^{2} + \frac{2}{u ^{2}} = 0

Multiplicar ambos lados por

u^{2}

- 3 u^{2} + u^{2} u^{2} + \frac{2}{u ^{2}} u^{2} = 0 \cdot u^{2}

Simplificar

- 3 u^{2} + u^{2} u^{2} + \frac{2}{u ^{2}} u^{2} = 0 \cdot u^{2}

Simplificar

u^{2} u^{2} : u^{4}

u^{2} u^{2}

Aplicar las leyes de los exponentes:

a^{b} \cdot a^{c} = a^{b + c}

u^{2} u^{2} = u^{2 + 2}

= u^{2 + 2}

Sumar:

2 + 2 = 4

= u^{4}

Simplificar

\frac{2}{u ^{2}} u^{2} : 2

\frac{2}{u ^{2}} u^{2}

Multiplicar fracciones:

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

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

Eliminar los terminos comunes:

u^{2}

= 2

Simplificar

0 \cdot u^{2} : 0

0 \cdot u^{2}

Aplicar la regla

0 \cdot a = 0

= 0

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

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

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

Resolver

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

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

Escribir en la forma binómica

a_{n} x^{n} + \dots + a_{1} x + a_{0} = 0

u^{4} - 3 u^{2} + 2 = 0

Re-escribir la ecuación con

v = u^{2}

v^{2} = u^{4}

v^{2} - 3 v + 2 = 0

Resolver

v^{2} - 3 v + 2 = 0 : v = 2, v = 1

v^{2} - 3 v + 2 = 0

Resolver con la fórmula general para ecuaciones de segundo grado:

v^{2} - 3 v + 2 = 0

Formula general para ecuaciones de segundo grado:

Para

a = 1, b = - 3, c = 2

v_{1, 2} = \frac{- ( - 3 ) \pm ( - 3 ) ^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 2}{2 \cdot 1}

v_{1, 2} = \frac{- ( - 3 ) \pm ( - 3 ) ^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 2}{2 \cdot 1}

(- 3)^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 2 = 1

(- 3)^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 2

Aplicar las leyes de los exponentes:

(- a)^{n} = a^{n},

n

es par

(- 3)^{2} = 3^{2}

= 3^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 2

Multiplicar los numeros:

4 \cdot 1 \cdot 2 = 8

= 3^{2} - 8

3^{2} = 9

= 9 - 8

Restar:

9 - 8 = 1

= 1

Aplicar la regla

1 = 1

= 1

v_{1, 2} = \frac{- ( - 3 ) \pm 1}{2 \cdot 1}

Separar las soluciones

v_{1} = \frac{- ( - 3 ) + 1}{2 \cdot 1}, v_{2} = \frac{- ( - 3 ) - 1}{2 \cdot 1}

v = \frac{- ( - 3 ) + 1}{2 \cdot 1} : 2

\frac{- ( - 3 ) + 1}{2 \cdot 1}

Aplicar la regla

- (- a) = a

= \frac{3 + 1}{2 \cdot 1}

Sumar:

3 + 1 = 4

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

Multiplicar los numeros:

2 \cdot 1 = 2

= \frac{4}{2}

Dividir:

\frac{4}{2} = 2

= 2

v = \frac{- ( - 3 ) - 1}{2 \cdot 1} : 1

\frac{- ( - 3 ) - 1}{2 \cdot 1}

Aplicar la regla

- (- a) = a

= \frac{3 - 1}{2 \cdot 1}

Restar:

3 - 1 = 2

= \frac{2}{2 \cdot 1}

Multiplicar los numeros:

2 \cdot 1 = 2

= \frac{2}{2}

Aplicar la regla

\frac{a}{a} = 1

= 1

Las soluciones a la ecuación de segundo grado son:

v = 2, v = 1

v = 2, v = 1

Sustituir hacia atrás la

v = u^{2},

resolver para

u

Resolver

u^{2} = 2 : u = 2, u = - 2

u^{2} = 2

Para

x^{2} = f (a)

las soluciones son

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

u = 2, u = - 2

Resolver

u^{2} = 1 : u = 1, u = - 1

u^{2} = 1

Para

x^{2} = f (a)

las soluciones son

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

u = 1, u = - 1

1 = 1

1

Aplicar la regla

1 = 1

= 1

- 1 = - 1

- 1

Aplicar la regla

1 = 1

= - 1

u = 1, u = - 1

Las soluciones son

u = 2, u = - 2, u = 1, u = - 1

u = 2, u = - 2, u = 1, u = - 1

Verificar las soluciones

Encontrar los puntos no definidos (singularidades):

u = 0

Tomar el(los) denominador(es) de

- 3 + u^{2} + \frac{2}{u ^{2}}

y comparar con cero

Resolver

u^{2} = 0 : u = 0

u^{2} = 0

Aplicar la regla

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

u = 0

Los siguientes puntos no están definidos

u = 0

Combinar los puntos no definidos con las soluciones:

u = 2, u = - 2, u = 1, u = - 1

Sustituir en la ecuación

u = cot (x)

cot (x) = 2, cot (x) = - 2, cot (x) = 1, cot (x) = - 1

cot (x) = 2, cot (x) = - 2, cot (x) = 1, cot (x) = - 1

cot (x) = 2 : x = arccot (2) + πn

cot (x) = 2

Aplicar propiedades trigonométricas inversas

cot (x) = 2

Soluciones generales para

cot (x) = 2

cot (x) = a \Rightarrow x = arccot (a) + πn

x = arccot (2) + πn

x = arccot (2) + πn

cot (x) = - 2 : x = arccot (- 2) + πn

cot (x) = - 2

Aplicar propiedades trigonométricas inversas

cot (x) = - 2

Soluciones generales para

cot (x) = - 2

cot (x) = - a \Rightarrow x = arccot (- a) + πn

x = arccot (- 2) + πn

x = arccot (- 2) + πn

cot (x) = 1 : x = \frac{π}{4} + πn

cot (x) = 1

Soluciones generales para

cot (x) = 1

cot (x)

tabla de valores periódicos con

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} cot (x) \mp \infty 31 \frac{3}{3} 0 - \frac{3}{3} - 1 - 3

x = \frac{π}{4} + πn

x = \frac{π}{4} + πn

cot (x) = - 1 : x = \frac{3 π}{4} + πn

cot (x) = - 1

Soluciones generales para

cot (x) = - 1

cot (x)

tabla de valores periódicos con

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} cot (x) \mp \infty 31 \frac{3}{3} 0 - \frac{3}{3} - 1 - 3

x = \frac{3 π}{4} + πn

x = \frac{3 π}{4} + πn

Combinar toda las soluciones

x = arccot (2) + πn, x = arccot (- 2) + πn, x = \frac{π}{4} + πn, x = \frac{3 π}{4} + πn

Mostrar soluciones en forma decimal

x = 0.61547 \dots + πn, x = 2.52611 \dots + πn, x = \frac{π}{4} + πn, x = \frac{3 π}{4} + πn

Ejemplos populares

((2sin(x)-1))/((sin(x)+5))=0

\frac{( 2 sin ( x ) - 1 )}{( sin ( x ) + 5 )} = 0

sec^2(b)=2+tan(b)

sec^{2} (b) = 2 + tan (b)

cos^{23}(x)+cos^2(x)=0

cos^{23} (x) + cos^{2} (x) = 0

sin(b)=0.775

sin (b) = 0.775

-2cos^2(x)+3sin(x)+3=0

- 2 cos^{2} (x) + 3 sin (x) + 3 = 0