Iv
MATU • Trigonometria
MATU_TRI_653
Guía JEE
Enunciado
Assertion (A): $\tan \alpha + 2 \tan(2\alpha) + 4 \tan(4\alpha) + 8 \tan(8\alpha) + 16 \cot(16\alpha) = \cot \alpha$.
Reason (R): $\cot \alpha - \tan \alpha = 2 \cot 2\alpha$.
(a) A (b) B (c) C (d) D
Reason (R): $\cot \alpha - \tan \alpha = 2 \cot 2\alpha$.
(a) A (b) B (c) C (d) D
Solución Paso a Paso
1. Verificación de la Razón (R):
$\cot \alpha - \tan \alpha = \frac{1}{\tan \alpha} - \tan \alpha = \frac{1 - \tan^2 \alpha}{\tan \alpha}$
Como $\tan 2\alpha = \frac{2 \tan \alpha}{1 - \tan^2 \alpha}$, entonces $\frac{1 - \tan^2 \alpha}{\tan \alpha} = \frac{2}{\tan 2\alpha} = 2 \cot 2\alpha$.
La razón es verdadera.
2. Verificación de la Aserción (A):
De (R) tenemos $\tan \alpha = \cot \alpha - 2 \cot 2\alpha$.
Sustituimos cada término de la serie:
Sumando todo (con el término final $+ 16 \cot 16\alpha$):
$(\cot \alpha - 2 \cot 2\alpha) + (2 \cot 2\alpha - 4 \cot 4\alpha) + (4 \cot 4\alpha - 8 \cot 8\alpha) + (8 \cot 8\alpha - 16 \cot 16\alpha) + 16 \cot 16\alpha$
$ = \cot \alpha$
La aserción es verdadera.
$$ \boxed{(a)} $$
$\cot \alpha - \tan \alpha = \frac{1}{\tan \alpha} - \tan \alpha = \frac{1 - \tan^2 \alpha}{\tan \alpha}$
Como $\tan 2\alpha = \frac{2 \tan \alpha}{1 - \tan^2 \alpha}$, entonces $\frac{1 - \tan^2 \alpha}{\tan \alpha} = \frac{2}{\tan 2\alpha} = 2 \cot 2\alpha$.
La razón es verdadera.
2. Verificación de la Aserción (A):
De (R) tenemos $\tan \alpha = \cot \alpha - 2 \cot 2\alpha$.
Sustituimos cada término de la serie:
- $\tan \alpha = \cot \alpha - 2 \cot 2\alpha$
- $2 \tan 2\alpha = 2(\cot 2\alpha - 2 \cot 4\alpha) = 2 \cot 2\alpha - 4 \cot 4\alpha$
- $4 \tan 4\alpha = 4 \cot 4\alpha - 8 \cot 8\alpha$
- $8 \tan 8\alpha = 8 \cot 8\alpha - 16 \cot 16\alpha$
Sumando todo (con el término final $+ 16 \cot 16\alpha$):
$(\cot \alpha - 2 \cot 2\alpha) + (2 \cot 2\alpha - 4 \cot 4\alpha) + (4 \cot 4\alpha - 8 \cot 8\alpha) + (8 \cot 8\alpha - 16 \cot 16\alpha) + 16 \cot 16\alpha$
$ = \cot \alpha$
La aserción es verdadera.
$$ \boxed{(a)} $$