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sin^4(x)+cos^4(x)= 7/9

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Solución

sin4(x)+cos4(x)=97​

Solución

x=0.36486…+2πn,x=2π−0.36486…+2πn,x=2.77672…+2πn,x=−2.77672…+2πn,x=1.20593…+2πn,x=2π−1.20593…+2πn,x=1.93566…+2πn,x=−1.93566…+2πn
+1
Grados
x=20.90515…∘+360∘n,x=339.09484…∘+360∘n,x=159.09484…∘+360∘n,x=−159.09484…∘+360∘n,x=69.09484…∘+360∘n,x=290.90515…∘+360∘n,x=110.90515…∘+360∘n,x=−110.90515…∘+360∘n
Pasos de solución
sin4(x)+cos4(x)=97​
Restar 97​ de ambos ladossin4(x)+cos4(x)−97​=0
Simplificar sin4(x)+cos4(x)−97​:99sin4(x)+9cos4(x)−7​
sin4(x)+cos4(x)−97​
Convertir a fracción: sin4(x)=9sin4(x)9​,cos4(x)=9cos4(x)9​=9sin4(x)⋅9​+9cos4(x)⋅9​−97​
Ya que los denominadores son iguales, combinar las fracciones: ca​±cb​=ca±b​=9sin4(x)⋅9+cos4(x)⋅9−7​
99sin4(x)+9cos4(x)−7​=0
g(x)f(x)​=0⇒f(x)=09sin4(x)+9cos4(x)−7=0
Aplicar regla de los exponentes: ab=a2ab−2−7+9cos4(x)+9sin2(x)sin2(x)=0
Re-escribir usando identidades trigonométricas
−7+9cos4(x)+9sin2(x)sin2(x)
Utilizar la identidad pitagórica: cos2(x)+sin2(x)=1sin2(x)=1−cos2(x)=−7+9cos4(x)+9(1−cos2(x))(1−cos2(x))
Simplificar −7+9cos4(x)+9(1−cos2(x))(1−cos2(x)):18cos4(x)−18cos2(x)+2
−7+9cos4(x)+9(1−cos2(x))(1−cos2(x))
9(1−cos2(x))(1−cos2(x))=9(1−cos2(x))2
9(1−cos2(x))(1−cos2(x))
Aplicar las leyes de los exponentes: ab⋅ac=ab+c(1−cos2(x))(1−cos2(x))=(1−cos2(x))1+1=9(1−cos2(x))1+1
Sumar: 1+1=2=9(1−cos2(x))2
=−7+9cos4(x)+9(−cos2(x)+1)2
(1−cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
Aplicar la formula del binomio al cuadrado: (a−b)2=a2−2ab+b2a=1,b=cos2(x)
=12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
Simplificar 12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2:1−2cos2(x)+cos4(x)
12−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
Aplicar la regla 1a=112=1=1−2⋅1⋅cos2(x)+(cos2(x))2
2⋅1⋅cos2(x)=2cos2(x)
2⋅1⋅cos2(x)
Multiplicar los numeros: 2⋅1=2=2cos2(x)
(cos2(x))2=cos4(x)
(cos2(x))2
Aplicar las leyes de los exponentes: (ab)c=abc=cos2⋅2(x)
Multiplicar los numeros: 2⋅2=4=cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=1−2cos2(x)+cos4(x)
=−7+9cos4(x)+9(1−2cos2(x)+cos4(x))
Expandir 9(1−2cos2(x)+cos4(x)):9−18cos2(x)+9cos4(x)
9(1−2cos2(x)+cos4(x))
Aplicar la siguiente regla de productos notables=9⋅1+9(−2cos2(x))+9cos4(x)
Aplicar las reglas de los signos+(−a)=−a=9⋅1−9⋅2cos2(x)+9cos4(x)
Simplificar 9⋅1−9⋅2cos2(x)+9cos4(x):9−18cos2(x)+9cos4(x)
9⋅1−9⋅2cos2(x)+9cos4(x)
Multiplicar los numeros: 9⋅1=9=9−9⋅2cos2(x)+9cos4(x)
Multiplicar los numeros: 9⋅2=18=9−18cos2(x)+9cos4(x)
=9−18cos2(x)+9cos4(x)
=−7+9cos4(x)+9−18cos2(x)+9cos4(x)
Simplificar −7+9cos4(x)+9−18cos2(x)+9cos4(x):18cos4(x)−18cos2(x)+2
−7+9cos4(x)+9−18cos2(x)+9cos4(x)
Agrupar términos semejantes=9cos4(x)−18cos2(x)+9cos4(x)−7+9
Sumar elementos similares: 9cos4(x)+9cos4(x)=18cos4(x)=18cos4(x)−18cos2(x)−7+9
Sumar/restar lo siguiente: −7+9=2=18cos4(x)−18cos2(x)+2
=18cos4(x)−18cos2(x)+2
=18cos4(x)−18cos2(x)+2
2−18cos2(x)+18cos4(x)=0
Usando el método de sustitución
2−18cos2(x)+18cos4(x)=0
Sea: cos(x)=u2−18u2+18u4=0
2−18u2+18u4=0:u=63+5​​​,u=−63+5​​​,u=63−5​​​,u=−63−5​​​
2−18u2+18u4=0
Escribir en la forma binómica an​xn+…+a1​x+a0​=018u4−18u2+2=0
Re-escribir la ecuación con v=u2 y v2=u418v2−18v+2=0
Resolver 18v2−18v+2=0:v=63+5​​,v=63−5​​
18v2−18v+2=0
Resolver con la fórmula general para ecuaciones de segundo grado:
18v2−18v+2=0
Formula general para ecuaciones de segundo grado:
Para a=18,b=−18,c=2v1,2​=2⋅18−(−18)±(−18)2−4⋅18⋅2​​
v1,2​=2⋅18−(−18)±(−18)2−4⋅18⋅2​​
(−18)2−4⋅18⋅2​=65​
(−18)2−4⋅18⋅2​
Aplicar las leyes de los exponentes: (−a)n=an,si n es par(−18)2=182=182−4⋅18⋅2​
Multiplicar los numeros: 4⋅18⋅2=144=182−144​
182=324=324−144​
Restar: 324−144=180=180​
Descomposición en factores primos de 180:22⋅32⋅5
180
180divida por 2180=90⋅2=2⋅90
90divida por 290=45⋅2=2⋅2⋅45
45divida por 345=15⋅3=2⋅2⋅3⋅15
15divida por 315=5⋅3=2⋅2⋅3⋅3⋅5
2,3,5 son números primos, por lo tanto, no se pueden factorizar mas=2⋅2⋅3⋅3⋅5
=22⋅32⋅5
=22⋅32⋅5​
Aplicar las leyes de los exponentes: nab​=na​nb​=5​22​32​
Aplicar las leyes de los exponentes: nan​=a22​=2=25​32​
Aplicar las leyes de los exponentes: nan​=a32​=3=2⋅35​
Simplificar=65​
v1,2​=2⋅18−(−18)±65​​
Separar las solucionesv1​=2⋅18−(−18)+65​​,v2​=2⋅18−(−18)−65​​
v=2⋅18−(−18)+65​​:63+5​​
2⋅18−(−18)+65​​
Aplicar la regla −(−a)=a=2⋅1818+65​​
Multiplicar los numeros: 2⋅18=36=3618+65​​
Factorizar 18+65​:6(3+5​)
18+65​
Reescribir como=6⋅3+65​
Factorizar el termino común 6=6(3+5​)
=366(3+5​)​
Eliminar los terminos comunes: 6=63+5​​
v=2⋅18−(−18)−65​​:63−5​​
2⋅18−(−18)−65​​
Aplicar la regla −(−a)=a=2⋅1818−65​​
Multiplicar los numeros: 2⋅18=36=3618−65​​
Factorizar 18−65​:6(3−5​)
18−65​
Reescribir como=6⋅3−65​
Factorizar el termino común 6=6(3−5​)
=366(3−5​)​
Eliminar los terminos comunes: 6=63−5​​
Las soluciones a la ecuación de segundo grado son: v=63+5​​,v=63−5​​
v=63+5​​,v=63−5​​
Sustituir hacia atrás la v=u2,resolver para u
Resolver u2=63+5​​:u=63+5​​​,u=−63+5​​​
u2=63+5​​
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=63+5​​​,u=−63+5​​​
Resolver u2=63−5​​:u=63−5​​​,u=−63−5​​​
u2=63−5​​
Para x2=f(a) las soluciones son x=f(a)​,−f(a)​
u=63−5​​​,u=−63−5​​​
Las soluciones son
u=63+5​​​,u=−63+5​​​,u=63−5​​​,u=−63−5​​​
Sustituir en la ecuación u=cos(x)cos(x)=63+5​​​,cos(x)=−63+5​​​,cos(x)=63−5​​​,cos(x)=−63−5​​​
cos(x)=63+5​​​,cos(x)=−63+5​​​,cos(x)=63−5​​​,cos(x)=−63−5​​​
cos(x)=63+5​​​:x=arccos​63+5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63+5​​​​+2πn
cos(x)=63+5​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=63+5​​​
Soluciones generales para cos(x)=63+5​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos​63+5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63+5​​​​+2πn
x=arccos​63+5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63+5​​​​+2πn
cos(x)=−63+5​​​:x=arccos​−63+5​​​​+2πn,x=−arccos​−63+5​​​​+2πn
cos(x)=−63+5​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=−63+5​​​
Soluciones generales para cos(x)=−63+5​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos​−63+5​​​​+2πn,x=−arccos​−63+5​​​​+2πn
x=arccos​−63+5​​​​+2πn,x=−arccos​−63+5​​​​+2πn
cos(x)=63−5​​​:x=arccos​63−5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63−5​​​​+2πn
cos(x)=63−5​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=63−5​​​
Soluciones generales para cos(x)=63−5​​​cos(x)=a⇒x=arccos(a)+2πn,x=2π−arccos(a)+2πnx=arccos​63−5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63−5​​​​+2πn
x=arccos​63−5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63−5​​​​+2πn
cos(x)=−63−5​​​:x=arccos​−63−5​​​​+2πn,x=−arccos​−63−5​​​​+2πn
cos(x)=−63−5​​​
Aplicar propiedades trigonométricas inversas
cos(x)=−63−5​​​
Soluciones generales para cos(x)=−63−5​​​cos(x)=−a⇒x=arccos(−a)+2πn,x=−arccos(−a)+2πnx=arccos​−63−5​​​​+2πn,x=−arccos​−63−5​​​​+2πn
x=arccos​−63−5​​​​+2πn,x=−arccos​−63−5​​​​+2πn
Combinar toda las solucionesx=arccos​63+5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63+5​​​​+2πn,x=arccos​−63+5​​​​+2πn,x=−arccos​−63+5​​​​+2πn,x=arccos​63−5​​​​+2πn,x=2π−arccos​63−5​​​​+2πn,x=arccos​−63−5​​​​+2πn,x=−arccos​−63−5​​​​+2πn
Mostrar soluciones en forma decimalx=0.36486…+2πn,x=2π−0.36486…+2πn,x=2.77672…+2πn,x=−2.77672…+2πn,x=1.20593…+2πn,x=2π−1.20593…+2πn,x=1.93566…+2πn,x=−1.93566…+2πn

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Ejemplos populares

tan(θ/5)+sqrt(3)=0tan(5θ​)+3​=03tan(x)-sqrt(3)=0,0<= x<2pi3tan(x)−3​=0,0≤x<2πsec^2(θ)=2sec2(θ)=2sin^2(θ)=8-2cos^2(θ)sin2(θ)=8−2cos2(θ)10sin(x)+16=3sin(x)+910sin(x)+16=3sin(x)+9
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