Iv MATU • Trigonometria

MATU_TRI_062

Guía de ejercicios

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Enunciado

Paso 1:
Si se verifica: $\frac{\text{sen}^5 x - \cos^5 x}{\text{sen } x - \cos x} = a + b \text{ sen } 2x + c \cos 4x$, hallar: $Z = \frac{a + b}{c}$

Solución Paso a Paso

1. Datos del problema:

  • Expresión inicial: $\frac{s^5 - c^5}{s - c} = a + b \text{ sen } 2x + c \cos 4x$ (donde $s = \text{sen } x$ y $c = \cos x$).



2. Fórmulas/Propiedades:

  • Cociente notable: $\frac{u^5 - v^5}{u - v} = u^4 + u^3v + u^2v^2 + uv^3 + v^4$

  • $\text{sen}^2 x + \cos^2 x = 1$

  • $\text{sen } 2x = 2 \text{ sen } x \cos x$

  • $\cos 4x = 1 - 2 \text{ sen}^2 2x$



3. Desarrollo paso a paso:

  • Desarrollamos el cociente del lado izquierdo:


$E = \text{sen}^4 x + \text{sen}^3 x \cos x + \text{sen}^2 x \cos^2 x + \text{sen } x \cos^3 x + \cos^4 x$

  • Agrupamos términos convenientemente:


$E = (\text{sen}^4 x + \cos^4 x) + \text{sen } x \cos x (\text{sen}^2 x + \cos^2 x) + \text{sen}^2 x \cos^2 x$

  • Sustituimos identidades conocidas:


$E = (1 - 2\text{sen}^2 x \cos^2 x) + \text{sen } x \cos x (1) + \text{sen}^2 x \cos^2 x$
$E = 1 + \text{sen } x \cos x - \text{sen}^2 x \cos^2 x$

  • Expresamos en términos de $2x$:


$E = 1 + \frac{1}{2} \text{ sen } 2x - \frac{1}{4} \text{ sen}^2 2x$

  • Usamos $\text{sen}^2 2x = \frac{1 - \cos 4x}{2}$ para llegar a la forma del enunciado:


$E = 1 + \frac{1}{2} \text{ sen } 2x - \frac{1}{4} \left( \frac{1 - \cos 4x}{2} \right)$
$E = 1 + \frac{1}{2} \text{ sen } 2x - \frac{1}{8} + \frac{1}{8} \cos 4x$
$E = \frac{7}{8} + \frac{1}{2} \text{ sen } 2x + \frac{1}{8} \cos 4x$

  • Identificamos coeficientes: $a = 7/8$, $b = 1/2 = 4/8$, $c = 1/8$.

  • Calculamos $Z$:


$Z = \frac{7/8 + 4/8}{1/8} = \frac{11/8}{1/8} = 11$

4. Resultado final:
$$Z = 11$$

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