Matemática discreta Exemplos

$\sqrt{\sin (x)} = \sqrt{\cos (2 x)}$

Etapa 1

Para remover o radical no lado esquerdo da equação, eleve ao quadrado os dois lados da equação.

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

Etapa 2

Simplifique cada lado da equação.

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Etapa 2.1

Use $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescrever $\sqrt{\sin (x)}$ como ${\sin (x)}^{\frac{1}{2}}$ .

${({\sin (x)}^{\frac{1}{2}})}^{2} = {\sqrt{\cos (2 x)}}^{2}$

Etapa 2.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 2.2.1

Simplifique ${({\sin (x)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ .

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Etapa 2.2.1.1

Multiplique os expoentes em ${({\sin (x)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ .

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Etapa 2.2.1.1.1

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

${\sin (x)}^{\frac{1}{2} \cdot 2} = {\sqrt{\cos (2 x)}}^{2}$

Etapa 2.2.1.1.2

Cancele o fator comum de $2$ .

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Etapa 2.2.1.1.2.1

Cancele o fator comum.

${\sin (x)}^{\frac{1}{2} \cdot 2} = {\sqrt{\cos (2 x)}}^{2}$

Etapa 2.2.1.1.2.2

Reescreva a expressão.

$\sin^{1} (x) = {\sqrt{\cos (2 x)}}^{2}$

Etapa 2.2.1.2

Simplifique.

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

Etapa 2.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 2.3.1

Reescreva ${\sqrt{\cos (2 x)}}^{2}$ como $\cos (2 x)$ .

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Etapa 2.3.1.1

Use $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescrever $\sqrt{\cos (2 x)}$ como ${\cos (2 x)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Etapa 2.3.1.2

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\sin (x) = {\cos (2 x)}^{\frac{1}{2} \cdot 2}$

Etapa 2.3.1.3

Combine $\frac{1}{2}$ e $2$ .

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

Etapa 2.3.1.4

Cancele o fator comum de $2$ .

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Etapa 2.3.1.4.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 2.3.1.4.2

Reescreva a expressão.

$\sin (x) = \cos^{1} (2 x)$

Etapa 2.3.1.5

Simplifique.

$\sin (x) = \cos (2 x)$

Etapa 3

Resolva $x$ .

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Etapa 3.1

Subtraia $\cos (2 x)$ dos dois lados da equação.

$\sin (x) - \cos (2 x) = 0$

Etapa 3.2

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.2.1

Use a fórmula do arco duplo para transformar $\cos (2 x)$ em $1 - 2 \sin^{2} (x)$ .

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

Etapa 3.2.2

Aplique a propriedade distributiva.

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

Etapa 3.2.3

Multiplique $- 1$ por $1$ .

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

Etapa 3.2.4

Multiplique $- 2$ por $- 1$ .

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

Etapa 3.3

Fatore por agrupamento.

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Etapa 3.3.1

Reordene os termos.

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

Etapa 3.3.2

Para um polinômio da forma $a x^{2} + b x + c$ , reescreva o termo do meio como uma soma de dois termos cujo produto é $a \cdot c = 2 \cdot - 1 = - 2$ e cuja soma é $b = 1$ .

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Etapa 3.3.2.1

Multiplique por $1$ .

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

Etapa 3.3.2.2

Reescreva $1$ como $- 1$ mais $2$

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

Etapa 3.3.2.3

Aplique a propriedade distributiva.

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

Etapa 3.3.3

Fatore o máximo divisor comum de cada grupo.

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Etapa 3.3.3.1

Agrupe os dois primeiros termos e os dois últimos termos.

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

Etapa 3.3.3.2

Fatore o máximo divisor comum (MDC) de cada grupo.

$\sin (x) (2 \sin (x) - 1) + 1 (2 \sin (x) - 1) = 0$

Etapa 3.3.4

Fatore o polinômio desmembrando o máximo divisor comum, $2 \sin (x) - 1$ .

$(2 \sin (x) - 1) (\sin (x) + 1) = 0$

Etapa 3.4

Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a $0$ , toda a expressão será igual a $0$ .

$2 \sin (x) - 1 = 0$

$\sin (x) + 1 = 0$

Etapa 3.5

Defina $2 \sin (x) - 1$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 3.5.1

Defina $2 \sin (x) - 1$ como igual a $0$ .

$2 \sin (x) - 1 = 0$

Etapa 3.5.2

Resolva $2 \sin (x) - 1 = 0$ para $x$ .

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Etapa 3.5.2.1

Some $1$ aos dois lados da equação.

$2 \sin (x) = 1$

Etapa 3.5.2.2

Divida cada termo em $2 \sin (x) = 1$ por $2$ e simplifique.

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Etapa 3.5.2.2.1

Divida cada termo em $2 \sin (x) = 1$ por $2$ .

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

Etapa 3.5.2.2.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 3.5.2.2.2.1

Cancele o fator comum de $2$ .

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Etapa 3.5.2.2.2.1.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 3.5.2.2.2.1.2

Divida $\sin (x)$ por $1$ .

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

Etapa 3.5.2.3

Obtenha o seno inverso dos dois lados da equação para extrair $x$ de dentro do seno.

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

Etapa 3.5.2.4

Simplifique o lado direito.

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Etapa 3.5.2.4.1

O valor exato de $\arcsin (\frac{1}{2})$ é $\frac{π}{6}$ .

$x = \frac{π}{6}$

Etapa 3.5.2.5

A função do seno é positiva no primeiro e no segundo quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia o ângulo de referência de $π$ para determinar a solução no segundo quadrante.

$x = π - \frac{π}{6}$

Etapa 3.5.2.6

Simplifique $π - \frac{π}{6}$ .

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Etapa 3.5.2.6.1

Para escrever $π$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{6}{6}$ .

$x = π \cdot \frac{6}{6} - \frac{π}{6}$

Etapa 3.5.2.6.2

Combine frações.

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Etapa 3.5.2.6.2.1

Combine $π$ e $\frac{6}{6}$ .

$x = \frac{π \cdot 6}{6} - \frac{π}{6}$

Etapa 3.5.2.6.2.2

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$x = \frac{π \cdot 6 - π}{6}$

Etapa 3.5.2.6.3

Simplifique o numerador.

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Etapa 3.5.2.6.3.1

Mova $6$ para a esquerda de $π$ .

$x = \frac{6 \cdot π - π}{6}$

Etapa 3.5.2.6.3.2

Subtraia $π$ de $6 π$ .

$x = \frac{5 π}{6}$

Etapa 3.5.2.7

Encontre o período de $\sin (x)$ .

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Etapa 3.5.2.7.1

O período da função pode ser calculado ao usar $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Etapa 3.5.2.7.2

Substitua $b$ por $1$ na fórmula do período.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Etapa 3.5.2.7.3

O valor absoluto é a distância entre um número e zero. A distância entre $0$ e $1$ é $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Etapa 3.5.2.7.4

Divida $2 π$ por $1$ .

$2 π$

Etapa 3.5.2.8

O período da função $\sin (x)$ é $2 π$ . Portanto, os valores se repetirão a cada $2 π$ radianos nas duas direções.

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n$ , para qualquer número inteiro $n$

Etapa 3.6

Defina $\sin (x) + 1$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 3.6.1

Defina $\sin (x) + 1$ como igual a $0$ .

$\sin (x) + 1 = 0$

Etapa 3.6.2

Resolva $\sin (x) + 1 = 0$ para $x$ .

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Etapa 3.6.2.1

Subtraia $1$ dos dois lados da equação.

$\sin (x) = - 1$

Etapa 3.6.2.2

Obtenha o seno inverso dos dois lados da equação para extrair $x$ de dentro do seno.

$x = \arcsin (- 1)$

Etapa 3.6.2.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 3.6.2.3.1

O valor exato de $\arcsin (- 1)$ é $- \frac{π}{2}$ .

$x = - \frac{π}{2}$

Etapa 3.6.2.4

A função do seno é negativa no terceiro e no quarto quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia a solução de $2 π$ para determinar um ângulo de referência. Depois, some esse ângulo de referência com $π$ para encontrar a solução no terceiro quadrante.

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π$

Etapa 3.6.2.5

Simplifique a expressão para encontrar a segunda solução.

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Etapa 3.6.2.5.1

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

$x = 2 π + \frac{π}{2} + π - 2 π$

Etapa 3.6.2.5.2

O ângulo resultante de $\frac{3 π}{2}$ é positivo, menor do que $2 π$ e coterminal com $2 π + \frac{π}{2} + π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Etapa 3.6.2.6

Encontre o período de $\sin (x)$ .

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Etapa 3.6.2.6.1

O período da função pode ser calculado ao usar $\frac{2 π}{| b |}$ .

$\frac{2 π}{| b |}$

Etapa 3.6.2.6.2

Substitua $b$ por $1$ na fórmula do período.

$\frac{2 π}{| 1 |}$

Etapa 3.6.2.6.3

O valor absoluto é a distância entre um número e zero. A distância entre $0$ e $1$ é $1$ .

$\frac{2 π}{1}$

Etapa 3.6.2.6.4

Divida $2 π$ por $1$ .

$2 π$

Etapa 3.6.2.7

Some $2 π$ com todos os ângulos negativos para obter os ângulos positivos.

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Etapa 3.6.2.7.1

Some $2 π$ com $- \frac{π}{2}$ para encontrar o ângulo positivo.

$- \frac{π}{2} + 2 π$

Etapa 3.6.2.7.2

Para escrever $2 π$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{2}{2}$ .

$2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Etapa 3.6.2.7.3

Combine frações.

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Etapa 3.6.2.7.3.1

Combine $2 π$ e $\frac{2}{2}$ .

$\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Etapa 3.6.2.7.3.2

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$\frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Etapa 3.6.2.7.4

Simplifique o numerador.

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Etapa 3.6.2.7.4.1

Multiplique $2$ por $2$ .

$\frac{4 π - π}{2}$

Etapa 3.6.2.7.4.2

Subtraia $π$ de $4 π$ .

$\frac{3 π}{2}$

Etapa 3.6.2.7.5

Liste os novos ângulos.

$x = \frac{3 π}{2}$

Etapa 3.6.2.8

O período da função $\sin (x)$ é $2 π$ . Portanto, os valores se repetirão a cada $2 π$ radianos nas duas direções.

$x = \frac{3 π}{2} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , para qualquer número inteiro $n$

Etapa 3.7

A solução final são todos os valores que tornam $(2 \sin (x) - 1) (\sin (x) + 1) = 0$ verdadeiro.

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n, \frac{3 π}{2} + 2 π n$ , para qualquer número inteiro $n$

Etapa 4

Consolide as respostas.

$x = \frac{π}{6} + \frac{2 π n}{3}$ , para qualquer número inteiro $n$

Etapa 5

Verifique as soluções, substituindo-as em $\sqrt{\sin (x)} = \sqrt{\cos (2 x)}$ e resolvendo.

$x = \frac{π}{6} + 2 π n, \frac{5 π}{6} + 2 π n$ , para qualquer número inteiro $n$