Ii
MATU • Trigonometria
MATU_TREC_069
Guía de ejercicios preuniversitarios
Enunciado
Resolver la ecuación:
$$\sec x + 1 = \text{sen}(\pi - x) - \cos x \tan \left( \frac{\pi + x}{2} \right)$$
$$\sec x + 1 = \text{sen}(\pi - x) - \cos x \tan \left( \frac{\pi + x}{2} \right)$$
Solución Paso a Paso
1. Identidades de reducción al primer cuadrante:
Simplificamos los términos con ángulos compuestos:
2. Desarrollo paso a paso:
Paso A: Reescritura de la ecuación
Sustituimos las reducciones:
$$ \sec x + 1 = \text{sen} x - \cos x \left[ -\cot\left( \frac{x}{2} \right) \right] $$
$$ \sec x + 1 = \text{sen} x + \cos x \cot\left( \frac{x}{2} \right) $$
Paso B: Aplicación de identidades de ángulo mitad
Recordemos que $\cot(x/2) = \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x}$. Sustituimos:
$$ \frac{1}{\cos x} + 1 = \text{sen} x + \cos x \left( \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x} \right) $$
$$ \frac{1 + \cos x}{\cos x} = \frac{\text{sen}^2 x + \cos x + \cos^2 x}{\text{sen} x} $$
Como $\text{sen}^2 x + \cos^2 x = 1$:
$$ \frac{1 + \cos x}{\cos x} = \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x} $$
Paso C: Análisis de factores
Para que la igualdad se cumpla, tenemos dos posibilidades:
Resultado:
Los valores que satisfacen la ecuación en la primera vuelta son:
$$ \boxed{x = \{45^\circ, 180^\circ, 225^\circ\}} $$
Simplificamos los términos con ángulos compuestos:
- $\text{sen}(\pi - x) = \text{sen} x$ (Segundo cuadrante, seno positivo)
- $\tan\left( \frac{\pi}{2} + \frac{x}{2} \right) = -\cot\left( \frac{x}{2} \right)$ (Segundo cuadrante, tangente cambia a cotangente y es negativa)
2. Desarrollo paso a paso:
Paso A: Reescritura de la ecuación
Sustituimos las reducciones:
$$ \sec x + 1 = \text{sen} x - \cos x \left[ -\cot\left( \frac{x}{2} \right) \right] $$
$$ \sec x + 1 = \text{sen} x + \cos x \cot\left( \frac{x}{2} \right) $$
Paso B: Aplicación de identidades de ángulo mitad
Recordemos que $\cot(x/2) = \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x}$. Sustituimos:
$$ \frac{1}{\cos x} + 1 = \text{sen} x + \cos x \left( \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x} \right) $$
$$ \frac{1 + \cos x}{\cos x} = \frac{\text{sen}^2 x + \cos x + \cos^2 x}{\text{sen} x} $$
Como $\text{sen}^2 x + \cos^2 x = 1$:
$$ \frac{1 + \cos x}{\cos x} = \frac{1 + \cos x}{\text{sen} x} $$
Paso C: Análisis de factores
Para que la igualdad se cumpla, tenemos dos posibilidades:
- El numerador es cero: $1 + \cos x = 0 \implies \cos x = -1 \implies x = 180^\circ$.
- Los denominadores son iguales: $\cos x = \text{sen} x \implies \tan x = 1 \implies x = 45^\circ, 225^\circ$.
Resultado:
Los valores que satisfacen la ecuación en la primera vuelta son:
$$ \boxed{x = \{45^\circ, 180^\circ, 225^\circ\}} $$