Ii MATU • Trigonometria

MATU_TRI_677

IIT-JEE – 1994

1993 / 4251

Enunciado

Sea $0 < x < \frac{\pi}{4}$, entonces $(\sec 2x - \tan 2x)$ es igual a:

(a) $\tan\left(x - \frac{\pi}{4}\right)$      (b) $\tan\left(\frac{\pi}{4} - x\right)$      (c) $\tan\left(\frac{\pi}{4} + x\right)$      (d) $\tan^2\left(\frac{\pi}{4} + x\right)$

Solución Paso a Paso

1. Datos y Propiedades:
Usaremos las definiciones básicas y la identidad del ángulo doble:

  • $\sec \theta = \frac{1}{\cos \theta}$

  • $\tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta}$

  • $1 - \sin 2x = (\cos x - \sin x)^2$

  • $\cos 2x = \cos^2 x - \sin^2 x = (\cos x - \sin x)(\cos x + \sin x)$



2. Desarrollo:
Sustituimos las funciones:
$$ \sec 2x - \tan 2x = \frac{1}{\cos 2x} - \frac{\sin 2x}{\cos 2x} = \frac{1 - \sin 2x}{\cos 2x} $$

Aplicamos las identidades de ángulo doble:
$$ \frac{1 - \sin 2x}{\cos 2x} = \frac{\cos^2 x + \sin^2 x - 2\sin x \cos x}{\cos^2 x - \sin^2 x} $$
$$ = \frac{(\cos x - \sin x)^2}{(\cos x - \sin x)(\cos x + \sin x)} $$
$$ = \frac{\cos x - \sin x}{\cos x + \sin x} $$

Dividimos numerador y denominador entre $\cos x$:
$$ \frac{\frac{\cos x}{\cos x} - \frac{\sin x}{\cos x}}{\frac{\cos x}{\cos x} + \frac{\sin x}{\cos x}} = \frac{1 - \tan x}{1 + \tan x} $$

Esta expresión corresponde a la fórmula de la tangente de la resta de ángulos, donde $\tan(\pi/4) = 1$:
$$ \frac{\tan(\pi/4) - \tan x}{1 + \tan(\pi/4)\tan x} = \tan\left(\frac{\pi}{4} - x\right) $$

Comparando con las opciones, la respuesta correcta es la (b).

$$ \boxed{\tan\left(\frac{\pi}{4} - x\right)} $$

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