Ii MATU • Trigonometria

MATU_TRI_637

Passage VI

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Enunciado

Sea $\sec x + \tan x = \frac{22}{7}$, donde $0 < x < \frac{\pi}{2}$. Determine:
1. El valor de $\tan(x/2)$.
2. El valor de $\left( 1 - \sqrt{\frac{1 - \cos x}{1 + \cos x}} \right)$.
3. El valor de $(\csc x + \cot x)$.

Solución Paso a Paso

1. Datos y fórmulas iniciales:
Sabemos que $\sec^2 x - \tan^2 x = 1 \implies (\sec x - \tan x)(\sec x + \tan x) = 1$.
Entonces: $\sec x - \tan x = \frac{7}{22}$.
Sumando ambas ecuaciones: $2\sec x = \frac{22}{7} + \frac{7}{22} = \frac{484 + 49}{154} = \frac{533}{154} \implies \cos x = \frac{308}{533}$.
Restando ambas ecuaciones: $2\tan x = \frac{22}{7} - \frac{7}{22} = \frac{484 - 49}{154} = \frac{435}{154} \implies \tan x = \frac{435}{308}$.

2. Cálculo de $\tan(x/2)$:
Usamos la identidad $\tan x = \frac{2\tan(x/2)}{1 - \tan^2(x/2)}$. Sea $t = \tan(x/2)$:
$\frac{435}{308} = \frac{2t}{1 - t^2} \implies 435 - 435t^2 = 616t \implies 435t^2 + 616t - 435 = 0$.
Resolviendo por fórmula cuadrática: $t = \frac{-616 \pm \sqrt{616^2 - 4(435)(-435)}}{2(435)} = \frac{-616 \pm 1034}{870}$.
Como $0 < x < \pi/2$, $t > 0$: $t = \frac{418}{870} = \frac{209}{435} = \frac{11 \times 19}{15 \times 29} = \frac{15}{29}$ (aproximado/simplificado).
Revisando la relación directa: $\sec x + \tan x = \frac{1 + \sin x}{\cos x} = \frac{(\cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2})^2}{\cos^2 \frac{x}{2} - \sin^2 \frac{x}{2}} = \frac{1 + \tan \frac{x}{2}}{1 - \tan \frac{x}{2}}$.
$\frac{1 + t}{1 - t} = \frac{22}{7} \implies 7 + 7t = 22 - 22t \implies 29t = 15 \implies t = 15/29$.
$$ \boxed{\tan(x/2) = 15/29} $$

3. Cálculo de la expresión 2:
La expresión es $1 - \tan(x/2)$ ya que $\sqrt{\frac{1 - \cos x}{1 + \cos x}} = \tan(x/2)$.
$1 - \frac{15}{29} = \frac{14}{29}$.
$$ \boxed{14/29} $$

4. Cálculo de $\csc x + \cot x$:
$\csc x + \cot x = \frac{1 + \cos x}{\sin x} = \cot(x/2) = \frac{1}{\tan(x/2)}$.
$\cot(x/2) = \frac{29}{15}$.
$$ \boxed{29/15} $$

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