Ii
MATU • Trigonometria
MATU_TRI_237
Problemario de Trigonometría
Enunciado
Demostrar que:
$$ 3 - 4 \cos 2\alpha + \cos 4\alpha = 8 \sin^4 \alpha $$
$$ 3 - 4 \cos 2\alpha + \cos 4\alpha = 8 \sin^4 \alpha $$
Solución Paso a Paso
1. Datos del problema:
Reducir una expresión de cosenos de ángulos múltiples a una potencia de seno.
2. Fórmulas usadas:
3. Desarrollo paso a paso:
Sustituimos las identidades en el lado izquierdo ($LI$):
$$ \begin{aligned} LI &= 3 - 4(1 - 2\sin^2 \alpha) + (1 - 2\sin^2 2\alpha) \\ LI &= 3 - 4 + 8\sin^2 \alpha + 1 - 2(2\sin \alpha \cos \alpha)^2 \\ LI &= 0 + 8\sin^2 \alpha - 2(4\sin^2 \alpha \cos^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^2 \alpha - 8\sin^2 \alpha \cos^2 \alpha \end{aligned} $$
Factorizamos $8\sin^2 \alpha$:
$$ \begin{aligned} LI &= 8\sin^2 \alpha (1 - \cos^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^2 \alpha (\sin^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^4 \alpha \end{aligned} $$
Se cumple la igualdad.
$$ \boxed{8 \sin^4 \alpha = 8 \sin^4 \alpha} $$
Reducir una expresión de cosenos de ángulos múltiples a una potencia de seno.
2. Fórmulas usadas:
- $\cos 2\alpha = 1 - 2\sin^2 \alpha$
- $\cos 4\alpha = 1 - 2\sin^2 2\alpha$
- $\sin 2\alpha = 2\sin \alpha \cos \alpha$
3. Desarrollo paso a paso:
Sustituimos las identidades en el lado izquierdo ($LI$):
$$ \begin{aligned} LI &= 3 - 4(1 - 2\sin^2 \alpha) + (1 - 2\sin^2 2\alpha) \\ LI &= 3 - 4 + 8\sin^2 \alpha + 1 - 2(2\sin \alpha \cos \alpha)^2 \\ LI &= 0 + 8\sin^2 \alpha - 2(4\sin^2 \alpha \cos^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^2 \alpha - 8\sin^2 \alpha \cos^2 \alpha \end{aligned} $$
Factorizamos $8\sin^2 \alpha$:
$$ \begin{aligned} LI &= 8\sin^2 \alpha (1 - \cos^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^2 \alpha (\sin^2 \alpha) \\ LI &= 8\sin^4 \alpha \end{aligned} $$
Se cumple la igualdad.
$$ \boxed{8 \sin^4 \alpha = 8 \sin^4 \alpha} $$