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Popular Trigonometria >

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

Solução

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

Solução

x = \frac{π}{4} + 2 πn, x = \frac{3 π}{4} + 2 πn, x = \frac{5 π}{4} + 2 πn, x = \frac{7 π}{4} + 2 πn

Graus

x = 4 5^{\circ} + 36 0^{\circ} n, x = 13 5^{\circ} + 36 0^{\circ} n, x = 22 5^{\circ} + 36 0^{\circ} n, x = 31 5^{\circ} + 36 0^{\circ} n

Passos da solução

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

Reeecreva usando identidades trigonométricas

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

Utilizar a Identidade Básica da Trigonometria:

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

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

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

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

Aplicar as propriedades dos expoentes:

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

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

Aplicar a regra

1^{a} = 1

1^{2} = 1

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

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

Utilizar a identidade trigonométrica pitagórica:

1 + cot^{2} (x) = csc^{2} (x)

cot^{2} (x) = csc^{2} (x) - 1

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

- 3 + csc^{2} (x) + \frac{1}{- 1 + csc ^{2} ( x )} = 0

Usando o método de substituição

- 3 + csc^{2} (x) + \frac{1}{- 1 + csc ^{2} ( x )} = 0

Sea:

csc (x) = u

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

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

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

Multiplicar ambos os lados por

- 1 + u^{2}

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

Multiplicar ambos os lados por

- 1 + u^{2}

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

Simplificar

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

Simplificar

\frac{1}{- 1 + u ^{2}} (- 1 + u^{2}) : 1

\frac{1}{- 1 + u ^{2}} (- 1 + u^{2})

Multiplicar frações:

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

= \frac{1 \cdot ( - 1 + u ^{2} )}{- 1 + u ^{2}}

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

1 \cdot (- 1 + u^{2})

Multiplicar:

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

= (- 1 + u^{2})

Remover os parênteses:

(- a) = - a

= - 1 + u^{2}

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

Aplicar a regra

\frac{a}{a} = 1

= 1

Simplificar

0 \cdot (- 1 + u^{2}) : 0

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

Aplicar a regra

0 \cdot a = 0

= 0

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

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

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

Resolver

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

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

Expandir

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

- 3 (- 1 + u^{2}) + u^{2} (- 1 + u^{2}) + 1

Expandir

- 3 (- 1 + u^{2}) : 3 - 3 u^{2}

- 3 (- 1 + u^{2})

Colocar os parênteses utilizando:

a (b + c) = ab + a c

a = - 3, b = - 1, c = u^{2}

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

Aplicar as regras dos sinais

- (- a) = a, + (- a) = - a

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

Multiplicar os números:

3 \cdot 1 = 3

= 3 - 3 u^{2}

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

Expandir

u^{2} (- 1 + u^{2}) : - u^{2} + u^{4}

u^{2} (- 1 + u^{2})

Colocar os parênteses utilizando:

a (b + c) = ab + a c

a = u^{2}, b = - 1, c = u^{2}

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

Aplicar as regras dos sinais

+ (- a) = - a

= - 1 \cdot u^{2} + u^{2} u^{2}

Simplificar

- 1 \cdot u^{2} + u^{2} u^{2} : - u^{2} + u^{4}

- 1 \cdot u^{2} + u^{2} u^{2}

1 \cdot u^{2} = u^{2}

1 \cdot u^{2}

Multiplicar:

1 \cdot u^{2} = u^{2}

= u^{2}

u^{2} u^{2} = u^{4}

u^{2} u^{2}

Aplicar as propriedades dos expoentes:

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

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

= u^{2 + 2}

Somar:

2 + 2 = 4

= u^{4}

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

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

= 3 - 3 u^{2} - u^{2} + u^{4} + 1

Simplificar

3 - 3 u^{2} - u^{2} + u^{4} + 1 : u^{4} - 4 u^{2} + 4

3 - 3 u^{2} - u^{2} + u^{4} + 1

Somar elementos similares:

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

= 3 - 4 u^{2} + u^{4} + 1

Agrupar termos semelhantes

= u^{4} - 4 u^{2} + 3 + 1

Somar:

3 + 1 = 4

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

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

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

Reescrever a equação com

v = u^{2}

v^{2} = u^{4}

v^{2} - 4 v + 4 = 0

Resolver

v^{2} - 4 v + 4 = 0 : v = 2

v^{2} - 4 v + 4 = 0

Resolver com a fórmula quadrática

v^{2} - 4 v + 4 = 0

Fórmula geral para equações de segundo grau:

Para

a = 1, b = - 4, c = 4

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

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

(- 4)^{2} - 4 \cdot 1 \cdot 4 = 0

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

Aplicar as propriedades dos expoentes:

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

n

é par

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

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

Multiplicar os números:

4 \cdot 1 \cdot 4 = 16

= 4^{2} - 16

4^{2} = 16

= 16 - 16

Subtrair:

16 - 16 = 0

= 0

v_{1, 2} = \frac{- ( - 4 ) \pm 0}{2 \cdot 1}

v = \frac{- ( - 4 )}{2 \cdot 1}

\frac{- ( - 4 )}{2 \cdot 1} = 2

\frac{- ( - 4 )}{2 \cdot 1}

Aplicar a regra

- (- a) = a

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

Multiplicar os números:

2 \cdot 1 = 2

= \frac{4}{2}

Dividir:

\frac{4}{2} = 2

= 2

v = 2

A solução para a equação de segundo grau é:

v = 2

v = 2

Substitua

v = u^{2},

solucione para

u

Resolver

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

u^{2} = 2

Para

x^{2} = f (a)

as soluções são

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

u = 2, u = - 2

As soluções são

u = 2, u = - 2

u = 2, u = - 2

Verifique soluções

Encontrar os pontos não definidos (singularidades):

u = 1, u = - 1

Tomar o(s) denominador(es) de

- 3 + u^{2} + \frac{1}{- 1 + u ^{2}}

e comparar com zero

Resolver

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

- 1 + u^{2} = 0

Mova

1

para o lado direito

- 1 + u^{2} = 0

Adicionar

1

a ambos os lados

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

Simplificar

u^{2} = 1

u^{2} = 1

Para

x^{2} = f (a)

as soluções são

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

u = 1, u = - 1

1 = 1

1

Aplicar as propriedades dos radicais:

1 = 1

= 1

- 1 = - 1

- 1

Aplicar as propriedades dos radicais:

1 = 1

1 = 1

= - 1

u = 1, u = - 1

Os seguintes pontos são indefinidos

u = 1, u = - 1

Combinar os pontos indefinidos com as soluções:

u = 2, u = - 2

Substituir na equação

u = csc (x)

csc (x) = 2, csc (x) = - 2

csc (x) = 2, csc (x) = - 2

csc (x) = 2 : x = \frac{π}{4} + 2 πn, x = \frac{3 π}{4} + 2 πn

csc (x) = 2

Soluções gerais para

csc (x) = 2

csc (x)

tabela de periodicidade com ciclo de

2 πn

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} csc (x) Undefiend 22 \frac{2 3}{3} 1 \frac{2 3}{3} 22 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} csc (x) Undefiend - 2 - 2 - \frac{2 3}{3} - 1 - \frac{2 3}{3} - 2 - 2

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

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

csc (x) = - 2 : x = \frac{5 π}{4} + 2 πn, x = \frac{7 π}{4} + 2 πn

csc (x) = - 2

Soluções gerais para

csc (x) = - 2

csc (x)

tabela de periodicidade com ciclo de

2 πn

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} csc (x) Undefiend 22 \frac{2 3}{3} 1 \frac{2 3}{3} 22 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} csc (x) Undefiend - 2 - 2 - \frac{2 3}{3} - 1 - \frac{2 3}{3} - 2 - 2

x = \frac{5 π}{4} + 2 πn, x = \frac{7 π}{4} + 2 πn

x = \frac{5 π}{4} + 2 πn, x = \frac{7 π}{4} + 2 πn

Combinar toda as soluções

x = \frac{π}{4} + 2 πn, x = \frac{3 π}{4} + 2 πn, x = \frac{5 π}{4} + 2 πn, x = \frac{7 π}{4} + 2 πn

Gráfico

Exemplos populares