Álgebra Ejemplos

$2 \cos^{2} (x) - 3 \sin (x) = 3$

Paso 1

Resta $3$ de ambos lados de la ecuación.

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

Paso 2

Reemplaza $2 \cos^{2} (x)$ con $2 (1 - \sin^{2} (x))$ según la identidad de $\sin^{2} (x) + \cos^{2} (x) = 1$ .

$2 (1 - \sin^{2} (x)) - 3 \sin (x) - 3 = 0$

Paso 3

Simplifica cada término.

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Paso 3.1

Aplica la propiedad distributiva.

$2 \cdot 1 + 2 (- \sin^{2} (x)) - 3 \sin (x) - 3 = 0$

Paso 3.2

Multiplica $2$ por $1$ .

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

Paso 3.3

Multiplica $- 1$ por $2$ .

$2 - 2 \sin^{2} (x) - 3 \sin (x) - 3 = 0$

Paso 4

Resta $3$ de $2$ .

$- 2 \sin^{2} (x) - 3 \sin (x) - 1 = 0$

Paso 5

Sustituye $u$ por $\sin (x)$ .

$- 2 {(u)}^{2} - 3 u - 1 = 0$

Paso 6

Factoriza el lado izquierdo de la ecuación.

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Paso 6.1

Factoriza $- 1$ de $- 2 u^{2} - 3 u - 1$ .

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Paso 6.1.1

Factoriza $- 1$ de $- 2 u^{2}$ .

$- (2 u^{2}) - 3 u - 1 = 0$

Paso 6.1.2

Factoriza $- 1$ de $- 3 u$ .

$- (2 u^{2}) - (3 u) - 1 = 0$

Paso 6.1.3

Reescribe $- 1$ como $- 1 (1)$ .

$- (2 u^{2}) - (3 u) - 1 \cdot 1 = 0$

Paso 6.1.4

Factoriza $- 1$ de $- (2 u^{2}) - (3 u)$ .

$- (2 u^{2} + 3 u) - 1 \cdot 1 = 0$

Paso 6.1.5

Factoriza $- 1$ de $- (2 u^{2} + 3 u) - 1 (1)$ .

$- (2 u^{2} + 3 u + 1) = 0$

Paso 6.2

Factoriza.

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Paso 6.2.1

Factoriza por agrupación.

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Paso 6.2.1.1

Para un polinomio de la forma $a x^{2} + b x + c$ , reescribe el término medio como una suma de dos términos cuyo producto es $a \cdot c = 2 \cdot 1 = 2$ y cuya suma es $b = 3$ .

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Paso 6.2.1.1.1

Factoriza $3$ de $3 u$ .

$- (2 u^{2} + 3 u + 1) = 0$

Paso 6.2.1.1.2

Reescribe $3$ como $1$ más $2$

$- (2 u^{2} + (1 + 2) u + 1) = 0$

Paso 6.2.1.1.3

Aplica la propiedad distributiva.

$- (2 u^{2} + 1 u + 2 u + 1) = 0$

Paso 6.2.1.1.4

Multiplica $u$ por $1$ .

$- (2 u^{2} + u + 2 u + 1) = 0$

Paso 6.2.1.2

Factoriza el máximo común divisor de cada grupo.

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Paso 6.2.1.2.1

Agrupa los dos primeros términos y los dos últimos términos.

$- (2 u^{2} + u + 2 u + 1) = 0$

Paso 6.2.1.2.2

Factoriza el máximo común divisor (MCD) de cada grupo.

$- (u (2 u + 1) + 1 (2 u + 1)) = 0$

Paso 6.2.1.3

Factoriza el polinomio mediante la factorización del máximo común divisor, $2 u + 1$ .

$- ((2 u + 1) (u + 1)) = 0$

Paso 6.2.2

Elimina los paréntesis innecesarios.

$- (2 u + 1) (u + 1) = 0$

Paso 7

Si cualquier factor individual en el lado izquierdo de la ecuación es igual a $0$ , la expresión completa será igual a $0$ .

$2 u + 1 = 0$

$u + 1 = 0$

Paso 8

Establece $2 u + 1$ igual a $0$ y resuelve $u$ .

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Paso 8.1

Establece $2 u + 1$ igual a $0$ .

$2 u + 1 = 0$

Paso 8.2

Resuelve $2 u + 1 = 0$ en $u$ .

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Paso 8.2.1

Resta $1$ de ambos lados de la ecuación.

$2 u = - 1$

Paso 8.2.2

Divide cada término en $2 u = - 1$ por $2$ y simplifica.

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Paso 8.2.2.1

Divide cada término en $2 u = - 1$ por $2$ .

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

Paso 8.2.2.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 8.2.2.2.1

Cancela el factor común de $2$ .

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Paso 8.2.2.2.1.1

Cancela el factor común.

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

Paso 8.2.2.2.1.2

Divide $u$ por $1$ .

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

Paso 8.2.2.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 8.2.2.3.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

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

Paso 9

Establece $u + 1$ igual a $0$ y resuelve $u$ .

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Paso 9.1

Establece $u + 1$ igual a $0$ .

$u + 1 = 0$

Paso 9.2

Resta $1$ de ambos lados de la ecuación.

$u = - 1$

Paso 10

La solución final comprende todos los valores que hacen $- (2 u + 1) (u + 1) = 0$ verdadera.

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

Paso 11

Sustituye $\sin (x)$ por $u$ .

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

Paso 12

Establece cada una de las soluciones para obtener el valor de $x$ .

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

$\sin (x) = - 1$

Paso 13

Resuelve $x$ en $\sin (x) = - \frac{1}{2}$ .

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Paso 13.1

Resta la inversa de seno de ambos lados de la ecuación para extraer $x$ del interior de seno.

$x = \arcsin (- \frac{1}{2})$

Paso 13.2

Simplifica el lado derecho.

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Paso 13.2.1

El valor exacto de $\arcsin (- \frac{1}{2})$ es $- \frac{π}{6}$ .

$x = - \frac{π}{6}$

Paso 13.3

La función seno es negativa en el tercer y el cuarto cuadrante. Para obtener la segunda solución, resta la solución de $2 π$ para obtener un ángulo de referencia. A continuación, suma este ángulo de referencia a $π$ para obtener la solución en el tercer cuadrante.

$x = 2 π + \frac{π}{6} + π$

Paso 13.4

Simplifica la expresión para obtener la segunda solución.

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Paso 13.4.1

Resta $2 π$ de $2 π + \frac{π}{6} + π$ .

$x = 2 π + \frac{π}{6} + π - 2 π$

Paso 13.4.2

El ángulo resultante de $\frac{7 π}{6}$ es positivo, menor que $2 π$ y coterminal con $2 π + \frac{π}{6} + π$ .

$x = \frac{7 π}{6}$

Paso 13.5

Obtén el período de $\sin (x)$ .

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Paso 13.5.1

El período de la función puede calcularse mediante $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Paso 13.5.2

Reemplaza $b$ con $1$ en la fórmula para el período.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Paso 13.5.3

El valor absoluto es la distancia entre un número y cero. La distancia entre $0$ y $1$ es $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Paso 13.5.4

Divide $2 π$ por $1$ .

$2 π$

Paso 13.6

Suma $2 π$ a todos los ángulos negativos para obtener ángulos positivos.

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Paso 13.6.1

Suma $2 π$ y $- \frac{π}{6}$ para obtener el ángulo positivo.

$- \frac{π}{6} + 2 π$

Paso 13.6.2

Para escribir $2 π$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{6}{6}$ .

$2 π \cdot \frac{6}{6} - \frac{π}{6}$

Paso 13.6.3

Combina fracciones.

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Paso 13.6.3.1

Combina $2 π$ y $\frac{6}{6}$ .

$\frac{2 π \cdot 6}{6} - \frac{π}{6}$

Paso 13.6.3.2

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$\frac{2 π \cdot 6 - π}{6}$

Paso 13.6.4

Simplifica el numerador.

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Paso 13.6.4.1

Multiplica $6$ por $2$ .

$\frac{12 π - π}{6}$

Paso 13.6.4.2

Resta $π$ de $12 π$ .

$\frac{11 π}{6}$

Paso 13.6.5

Enumera los nuevos ángulos.

$x = \frac{11 π}{6}$

Paso 13.7

El período de la función $\sin (x)$ es $2 π$ , por lo que los valores se repetirán cada $2 π$ radianes en ambas direcciones.

$x = \frac{7 π}{6} + 2 π n, \frac{11 π}{6} + 2 π n$ , para cualquier número entero $n$

Paso 14

Resuelve $x$ en $\sin (x) = - 1$ .

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Paso 14.1

Resta la inversa de seno de ambos lados de la ecuación para extraer $x$ del interior de seno.

$x = \arcsin (- 1)$

Paso 14.2

Simplifica el lado derecho.

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Paso 14.2.1

El valor exacto de $\arcsin (- 1)$ es $- \frac{π}{2}$ .

$x = - \frac{π}{2}$

Paso 14.3

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π$

Paso 14.4

Simplifica la expresión para obtener la segunda solución.

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Paso 14.4.1

Resta $2 π$ de $2 π + \frac{π}{2} + π$ .

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π - 2 π$

Paso 14.4.2

El ángulo resultante de $\frac{3 π}{2}$ es positivo, menor que $2 π$ y coterminal con $2 π + \frac{π}{2} + π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Paso 14.5

Obtén el período de $\sin (x)$ .

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Paso 14.5.1

El período de la función puede calcularse mediante $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Paso 14.5.2

Reemplaza $b$ con $1$ en la fórmula para el período.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Paso 14.5.3

El valor absoluto es la distancia entre un número y cero. La distancia entre $0$ y $1$ es $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Paso 14.5.4

Divide $2 π$ por $1$ .

$2 π$

Paso 14.6

Suma $2 π$ a todos los ángulos negativos para obtener ángulos positivos.

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Paso 14.6.1

Suma $2 π$ y $- \frac{π}{2}$ para obtener el ángulo positivo.

$- \frac{π}{2} + 2 π$

Paso 14.6.2

Para escribir $2 π$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{2}{2}$ .

$2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Paso 14.6.3

Combina fracciones.

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Paso 14.6.3.1

Combina $2 π$ y $\frac{2}{2}$ .

$\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Paso 14.6.3.2

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$\frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Paso 14.6.4

Simplifica el numerador.

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Paso 14.6.4.1

Multiplica $2$ por $2$ .

$\frac{4 π - π}{2}$

Paso 14.6.4.2

Resta $π$ de $4 π$ .

$\frac{3 π}{2}$

Paso 14.6.5

Enumera los nuevos ángulos.

$x = \frac{3 π}{2}$

Paso 14.7

El período de la función $\sin (x)$ es $2 π$ , por lo que los valores se repetirán cada $2 π$ radianes en ambas direcciones.

$x = \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , para cualquier número entero $n$

Paso 15

Enumera todas las soluciones.

$x = \frac{7 π}{6} + 2 π n, \frac{11 π}{6} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , para cualquier número entero $n$

Paso 16

Consolida $\frac{3 π}{2} + 2 π n$ y $\frac{3 π}{2} + 2 π n$ en $\frac{3 π}{2} + 2 π n$ .

$x = \frac{7 π}{6} + 2 π n, \frac{11 π}{6} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , para cualquier número entero $n$