Algèbre Exemples

$- 2 \sin^{2} (θ) + \cos (θ) + 1 = 0$

Étape 1

Remplacez le $- 2 \sin^{2} (θ)$ par $- 2 (1 - \cos^{2} (θ))$ d’après l’identité $\sin^{2} (x) + \cos^{2} (x) = 1$ .

$- 2 (1 - \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Étape 2

Simplifiez chaque terme.

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Étape 2.1

Appliquez la propriété distributive.

$- 2 \cdot 1 - 2 (- \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Étape 2.2

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$- 2 - 2 (- \cos^{2} (θ)) + \cos (θ) + 1 = 0$

Étape 2.3

Multipliez $- 1$ par $- 2$ .

$- 2 + 2 \cos^{2} (θ) + \cos (θ) + 1 = 0$

Étape 3

Additionnez $- 2$ et $1$ .

$2 \cos^{2} (θ) + \cos (θ) - 1 = 0$

Étape 4

Remplacez $\cos (θ)$ par $u$ .

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

Étape 5

Factorisez par regroupement.

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Étape 5.1

Pour un polynôme de la forme $a x^{2} + b x + c$ , réécrivez le point milieu comme la somme de deux termes dont le produit est $a \cdot c = 2 \cdot - 1 = - 2$ et dont la somme est $b = 1$ .

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Étape 5.1.1

Multipliez par $1$ .

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

Étape 5.1.2

Réécrivez $1$ comme $- 1$ plus $2$

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

Étape 5.1.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 5.2

Factorisez le plus grand facteur commun à partir de chaque groupe.

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Étape 5.2.1

Regroupez les deux premiers termes et les deux derniers termes.

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

Étape 5.2.2

Factorisez le plus grand facteur commun à partir de chaque groupe.

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

Étape 5.3

Factorisez le polynôme en factorisant le plus grand facteur commun, $2 u - 1$ .

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

Étape 6

Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à $0$ , l’expression entière sera égale à $0$ .

$2 u - 1 = 0$

$u + 1 = 0$

Étape 7

Définissez $2 u - 1$ égal à $0$ et résolvez $u$ .

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Étape 7.1

Définissez $2 u - 1$ égal à $0$ .

$2 u - 1 = 0$

Étape 7.2

Résolvez $2 u - 1 = 0$ pour $u$ .

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Étape 7.2.1

Ajoutez $1$ aux deux côtés de l’équation.

$2 u = 1$

Étape 7.2.2

Divisez chaque terme dans $2 u = 1$ par $2$ et simplifiez.

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Étape 7.2.2.1

Divisez chaque terme dans $2 u = 1$ par $2$ .

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

Étape 7.2.2.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 7.2.2.2.1

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 7.2.2.2.1.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 7.2.2.2.1.2

Divisez $u$ par $1$ .

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

Étape 8

Définissez $u + 1$ égal à $0$ et résolvez $u$ .

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Étape 8.1

Définissez $u + 1$ égal à $0$ .

$u + 1 = 0$

Étape 8.2

Soustrayez $1$ des deux côtés de l’équation.

$u = - 1$

Étape 9

La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent $(2 u - 1) (u + 1) = 0$ vraie.

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

Étape 10

Remplacez $u$ par $\cos (θ)$ .

$\cos (θ) = \frac{1}{2}, - 1$

Étape 11

Définissez chacune des solutions à résoudre pour $θ$ .

$\cos (θ) = \frac{1}{2}$

$\cos (θ) = - 1$

Étape 12

Résolvez $θ$ dans $\cos (θ) = \frac{1}{2}$ .

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Étape 12.1

Prenez le cosinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire $θ$ de l’intérieur du cosinus.

$θ = \arccos (\frac{1}{2})$

Étape 12.2

Simplifiez le côté droit.

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Étape 12.2.1

La valeur exacte de $\arccos (\frac{1}{2})$ est $\frac{π}{3}$ .

$θ = \frac{π}{3}$

Étape 12.3

La fonction cosinus est positive dans les premier et quatrième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez l’angle de référence de $2 π$ pour déterminer la solution dans le quatrième quadrant.

$θ = 2 π - \frac{π}{3}$

Étape 12.4

Simplifiez $2 π - \frac{π}{3}$ .

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Étape 12.4.1

Pour écrire $2 π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{3}{3}$ .

$θ = 2 π \cdot \frac{3}{3} - \frac{π}{3}$

Étape 12.4.2

Associez les fractions.

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Étape 12.4.2.1

Associez $2 π$ et $\frac{3}{3}$ .

$θ = \frac{2 π \cdot 3}{3} - \frac{π}{3}$

Étape 12.4.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$θ = \frac{2 π \cdot 3 - π}{3}$

Étape 12.4.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 12.4.3.1

Multipliez $3$ par $2$ .

$θ = \frac{6 π - π}{3}$

Étape 12.4.3.2

Soustrayez $π$ de $6 π$ .

$θ = \frac{5 π}{3}$

Étape 12.5

Déterminez la période de $\cos (θ)$ .

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Étape 12.5.1

La période de la fonction peut être calculée en utilisant $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Étape 12.5.2

Remplacez $b$ par $1$ dans la formule pour la période.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Étape 12.5.3

La valeur absolue est la distance entre un nombre et zéro. La distance entre $0$ et $1$ est $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Étape 12.5.4

Divisez $2 π$ par $1$ .

$2 π$

Étape 12.6

La période de la fonction $\cos (θ)$ est $2 π$ si bien que les valeurs se répètent tous les $2 π$ radians dans les deux sens.

$θ = \frac{π}{3} + 2 π n, \frac{5 π}{3} + 2 π n$ , pour tout entier $n$

Étape 13

Résolvez $θ$ dans $\cos (θ) = - 1$ .

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Étape 13.1

Prenez le cosinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire $θ$ de l’intérieur du cosinus.

$θ = \arccos (- 1)$

Étape 13.2

Simplifiez le côté droit.

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Étape 13.2.1

La valeur exacte de $\arccos (- 1)$ est $π$ .

$θ = π$

Étape 13.3

La fonction cosinus est négative dans les deuxième et troisième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez l’angle de référence de $2 π$ pour déterminer la solution dans le troisième quadrant.

$θ = 2 π - π$

Étape 13.4

Soustrayez $π$ de $2 π$ .

$θ = π$

Étape 13.5

Déterminez la période de $\cos (θ)$ .

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Étape 13.5.1

La période de la fonction peut être calculée en utilisant $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Étape 13.5.2

Remplacez $b$ par $1$ dans la formule pour la période.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Étape 13.5.3

La valeur absolue est la distance entre un nombre et zéro. La distance entre $0$ et $1$ est $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Étape 13.5.4

Divisez $2 π$ par $1$ .

$2 π$

Étape 13.6

La période de la fonction $\cos (θ)$ est $2 π$ si bien que les valeurs se répètent tous les $2 π$ radians dans les deux sens.

$θ = π + 2 π n$ , pour tout entier $n$

Étape 14

Indiquez toutes les solutions.

$θ = \frac{π}{3} + 2 π n, \frac{5 π}{3} + 2 π n, π + 2 π n$ , pour tout entier $n$

Étape 15

Consolidez les réponses.

$θ = \frac{π}{3} + \frac{2 π n}{3}$ , pour tout entier $n$