Clase 11 Soluciones RD Sharma – Capítulo 5 Funciones trigonométricas – Ejercicio 5.1 | conjunto 2

Pregunta 14. Demuestra que \frac{(1+cotθ+tanθ)(sinθ-cosθ)}{sec^3θ-cosec^3θ}=sin^2θcos^2θ

Solución:

Tenemos

\frac{(1+cotθ+tanθ)(sinθ-cosθ)}{sec^3θ-cosec^3θ}=sin^2θcos^2θ

Tomando LHS

\frac{(1+cotθ+tanθ)(sinθ-cosθ)}{sec^3θ-cosec^3θ}

\frac{(1+\frac{cosθ}{sinθ}+\frac{sinθ}{cosθ})(sinθ-cosθ)}{\frac{1}{cos^3θ}-\frac{1}{sin^3θ}}

\frac{(\frac{cosθsinθ+cos^2θ+sin^2θ}{sinθcosθ})(sinθ-cosθ)}{\frac{sin^3θ-cos^3θ}{sin^3θcos^3θ}}

\frac{(1+cosθsinθ)(sinθ-cosθ)(sin^2θcos^2θ)}{sin^3θ-cos^3θ}

\frac{(1+cosθsinθ)(sinθ-cosθ)(sin^2θcos^2θ)}{(sinθ-cosθ)(sin^2θ+cos^2θ+cosθsinθ)}

\frac{(1+cosθsinθ)(sin^2θcos^2θ)}{(1+cosθsinθ)}

= sen 2 θ cos 2 θ

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 15. Demuestra que \frac{2sinθcosθ-cosθ}{1-sinθ+sin^2θ-cos^2θ}=cotθ

Solución:

Tenemos

\frac{2sinθcosθ-cosθ}{1-sinθ+sin^2θ-cos^2θ}=cotθ

Tomando LHS

\frac{2sinθcosθ-cosθ}{1-sinθ+sin^2θ-cos^2θ}

\frac{cosθ(2sinθ-1)}{1-cos^2θ-sinθ+sin^2θ}

\frac{cosθ(2sinθ-1)}{sin^2θ-sinθ+sin^2θ}

\frac{cosθ(2sinθ-1)}{2sin^2θ-sinθ}

\frac{cosθ(2sinθ-1)}{sinθ(2sinθ-1)}

= cosθ/senθ

= cunaθ

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 16. Demuestra que cosθ(tanθ + 2)(2tanθ + 1) = 2secθ + 5sinθ

Solución:

Tenemos

cosθ(tanθ + 2)(2tanθ + 1) = 2secθ + 5sinθ

Tomando LHS

= cosθ(tanθ + 2)(2tanθ + 1)

cosθ(\frac{sinθ}{cosθ}+2)(\frac{2sinθ}{cosθ}+1)

cosθ\frac{(sinθ+2cosθ)(2sinθ+cosθ)}{cos^2θ}

\frac{(2sin^2θ+sinθcosθ+4sinθcosθ+2cos^2θ)}{cosθ}

\frac{2(sin^2θ+cos^2θ)+5sinθcosθ}{cosθ}

\frac{2+5sinθcosθ}{cosθ}

\frac{2}{cosθ}+\frac{5sinθcosθ}{cosθ}

= 2segθ + 5senθ

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 17. Si x =  \frac{2sinθ}{1+cosθ+sinθ} , demuestre que  \frac{1-cosθ+sinθ}{1+sinθ}  también es igual a x.

Solución:

Tenemos 

 x = \frac{2sinθ}{1+cosθ+sinθ}

Tomando LHS

\frac{2sinθ(1-cosθ+sinθ)}{(1+cosθ+sinθ)(1-cosθ+sinθ)}

\frac{2sinθ(1-cosθ+sinθ)}{(1+sinθ)^2-cos^2θ}

\frac{2sinθ-2sinθcosθ+2sin^2θ}{1+sin^2θ +2sinθ-cos^2θ}

= \frac{2sinθ(1+cosθ-sinθ)}{2sin^2θ+2sinθ}

 \frac{1+cosθ-sinθ}{1+sinθ}

Pregunta 18. Si , entonces encuentre los valores de tanθ, secθ y cosecθ sin θ=\frac{a^2+b^2}{a^2−b^2}

Solución: 

Tenemos 

sin θ=\frac{Perpendicular}{Hypotenuse}=\frac{a^2+b^2}{a^2−b^2}  

Como sabemos que 

cosθ = √1 – sen 2 θ -(1)

Ahora pon el valor de sinθ en la ecuación (1)

cosθ = \sqrt{1-\frac{(a^2-b^2)^2}{(a^2+b^2)^2}}

\sqrt{\frac{(a^2+b^2)^2-(a^2-b^2)^2}{(a^2+b^2)^2}}

\sqrt{\frac{(a^4+b^4+2a^2b^2)-(a^4+b^4-2a^2b^2)}{(a^2+b^2)^2}}

\sqrt{\frac{4a^2b^2}{(a^2+b^2)^2}}

\frac{2ab}{(a^2+b^2)}

Entonces el valor de cosθ = \frac{2ab}{(a^2+b^2)}

Ahora,

tanθ = \frac{Perpendicular}{Base}=\frac{a^2−b^2}{2ab}

segθ = \frac{Hypotenuse}{Base}=\frac{a^2+b^2}{2ab}

cosecθ = \frac{Hypotenuse}{Perpendicular}=\frac{a^2+b^2}{a^2-b^2}

Método alternativo:

Tenemos 

sin θ=\frac{Perpendicular}{Hypotenuse}=\frac{a^2+b^2}{a^2−b^2}

Dibujamos un △PQR en ángulo recto en Q PR = a 2 + b 2 y PQ = a 2 – b 2

Por el teorema de Pitágoras, tenemos

PR 2 = PQ 2 + QR 2

QR 2 = (a 2 + b 2 ) 2 – (a 2 – b 2 ) 2

QR 2 = (un 4 + segundo 4 + 2a 2 segundo 2 ) − (un 4 + segundo 4 − 2a 2 segundo 2 )

QR 2 = 4a 2 b 2

QR = 2ab

cosθ = \frac{2ab}{a^2 +b^2}

Ahora,

tanθ = \frac{Perpendicular}{Base}=\frac{a^2−b^2}{2ab}

segθ = \frac{Hypotenuse}{Base}=\frac{a^2+b^2}{2ab}

cosecθ = \frac{Hypotenuse}{Perpendicular}=\frac{a^2+b^2}{a^2-b^2}

Pregunta 19. Si tanθ = a/b, encuentra el valor de \sqrt{\frac{a+b}{a-b}}+ \sqrt{\frac{a-b}{a+b}}

Solución: 

Tenemos

\sqrt{\frac{a+b}{a-b}}+ \sqrt{\frac{a-b}{a+b}}

=\sqrt{\frac{\frac{a}{b}+1}{\frac{a}{b}-1}}+ \sqrt{\frac{\frac{a}{b}-1}{\frac{a}{b}+1}}

Ahora pon tanθ = a/b

\sqrt{\frac{tanθ +1}{tanθ-1}}+\sqrt{\frac{tanθ -1}{tanθ+1}}

\sqrt{\frac{\frac{sinθ}{cosθ}+1}{\frac{sinθ}{cosθ}-1}}+\sqrt{\frac{\frac{sinθ}{cosθ}-1}{\frac{sinθ}{cosθ}+1}}

\sqrt{\frac{sinθ +cosθ}{sinθ-cosθ}}+\sqrt{\frac{sinθ -cosθ}{sinθ+cosθ}}

\frac{sinθ+cosθ+sinθ-cosθ}{\sqrt{sin^2θ-cos^2θ}}

\frac{2sinθ}{\sqrt{sin^2θ-cos^2θ}}

Pregunta 20. Si tanθ = a/b, demuestre que   \frac{asinθ-bcosθ}{asinθ+bcosθ}=\frac{a^2-b^2}{a^2+b^2} .

Solución:

Tenemos

 \frac{asinθ-bcosθ}{asinθ+bcosθ}=\frac{a^2-b^2}{a^2+b^2}

Tomando LHS

= \frac{asinθ-bcosθ}{asinθ+bcosθ}

Dividiendo denominador y numerador por cosθ

= \frac{\frac{asinθ-bcosθ}{cosθ}}{\frac{asinθ+bcosθ}{cosθ}}

= \frac{\frac{asinθ}{cosθ}-\frac{bcosθ}{cosθ}}{\frac{asinθ}{cosθ}+\frac{bcosθ}{cosθ}}

= \frac{atanθ-b}{atanθ+b}

= \frac{a(\frac{a}{b})-b}{a(\frac{a}{b})+b}

= \frac{\frac{a^2-b^2}{b}}{\frac{a^2+b^2}{b}}

=\frac{a^2-b^2}{a^2+b^2}

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 21. Si cosecθ – sinθ = a 3 , secθ – cosθ = b 3 , entonces demuestre que a 2 b 2 (a 2 + b 2 ) = 1.

Solución: 

Dado: cosecθ – sinθ = a 3

1/senθ − senθ = a 3

\frac{1-sin^2θ}{sinθ}  = un 3   

cos 2 θ/senθ = a 3

a = (cos 2 θ/senθ) 1/3 

De manera similar, b = (sen 2 θ/cosθ) 1/3  

Ahora poniendo los valores de a y b en la siguiente ecuación

Tomando LHS

= un 2 segundo 2 (un 2 + segundo 2 )

= un 4 segundo 2 + un 2 segundo 4

= (\frac{cos^2θ}{sinθ})^\frac{4}{3}(\frac{sin^2θ}{cosθ})^\frac{2}{3}+ (\frac{cos^2θ}{sinθ})^\frac{2}{3}(\frac{sin^2θ}{cosθ})^\frac{4}{3}

= cos 6/3 θ + sen 6/3 θ

= cos 2 θ + sen 2 θ

= 1

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 22. Si cotθ(1 + sinθ) = 4m y cotθ(1 − sinθ) = 4n, prueba que (m 2 – n 2 ) 2 = mn.

Solución: 

Dado: cotθ(1 + sinθ) = 4m y cotθ(1 − sinθ) = 4n

Multiplicando ambas ecuaciones

16mn = cot 2 θ(1 – sen 2 θ)

16 minutos = \frac{cos^2θ}{sin^2θ}(cos^2θ)

16mn = cos 4 θ/sen 2 θ

mn = cos 4 θ/16sen 2 θ -(1)

Ahora elevando al cuadrado las ecuaciones dadas

16m 2 = cot 2 θ(1 + senθ) 2 y 16n 2 = cot 2 θ(1 – senθ) 2

Al restar ambas ecuaciones, obtenemos

16m 2 – 16n 2 = cot 2 θ(1 + senθ) 2 – cot 2 θ(1 – senθ) 2

16(m 2 – n 2 ) = cot 2 θ((1 + senθ) 2 – (1 – senθ) 2 )

16(m 2 – n 2 ) = \frac{cos^2θ}{sin^2θ}(4sinθ)

(m 2 – n 2 ) = cos 2 θ/4sinθ  

Al elevar al cuadrado ambos lados, obtenemos

(m 2 – n 2 ) 2 = cos 4 θ/16senθ -(2)

De la ecuación (1) y (2)

(m 2 – n 2 ) 2 = min   

Por lo tanto probado

Pregunta 23. Si senθ + cosθ = m entonces demuestre que sen 6 θ + cos 6 θ =  \frac{4−3(m^2−1)^2}{4} , donde m 2 ≤ 2.

Solución:

Dado: senθ + cosθ = m

Al elevar al cuadrado ambos lados, obtenemos

(senθ + cosθ) 2 = m 2

= sen 2 θ + cos 2 θ + 2 sen θ cos θ = m 2              

= 2senθcosθ = metro 2 − 1                                       

Ahora,

Tomando LHS

= sen 6 θ + cos 6 θ

Usando a 3 + b 3 = (a + b)(a 2 + b 2 − ab)

= (sen 2 θ) 3 + (cos 2 θ) 3                   

= (sen 2 θ + cos 2 θ)(sen 4 θ + cos 4 θ − sen 2 θ cos 2 θ)

= (1)((sen 2 θ) 2 + (cos 2 θ) 2 − sen 2 θcos 2 θ)

= (sen 2 θ + cos 2 θ) 2 − 2 sen 2 θ cos 2 θ − sen 2 θ cos 2 θ

= (1 − 3sen 2 θcos 2 θ)

1−3(\frac{m^2-1}{2})^2

1−3\frac{(m^2-1)^2}{4}

\frac{4-3(m^2-1)^2}{4}

Por lo tanto, Probado.

Pregunta 24. Si a = secθ – tanθ y b = cosecθ + cotθ, entonces demuestre que ab + a – b + 1 = 0.

Solución:

Tenemos

 a = secθ – tanθ y b = cosecθ + cotθ

y tenemos que demostrar que 

 ab + a – b + 1 = 0

Entonces, tomando LHS

 ab + a – b + 1 

Ahora pon los valores de a y b, obtenemos

= (secθ – tanθ)(cosecθ + cotθ) – (secθ – tanθ) + (cosecθ + cotθ) + 1

= (1/cosθ – sinθ/cosθ)(1/sinθ + cosθ/sinθ) – (1/cosθ – sinθ/cosθ) + (1/sinθ + cosθ/sinθ) + 1

= 1/cosθsinθ + 1/cosθ x cosθ/sinθ – sinθ/cosθ x 1/sinθ – (sinθ/cosθ) x (cosθ/sinθ) + 1/cosθ – sinθ/cosθ – 1/sinθ – cosθ/sinθ + 1

= 1/cosθsenθ + 1/senθ – 1/cosθ – 1 + 1/cosθ – senθ/cosθ – 1/senθ – cosθ/senθ + 1

= 1/cosθsenθ – senθ/cosθ – cosθ/senθ 

= 1 – sen 2 θ – cos 2 θ/senθcosθ

= 1 – (sen 2 θ + cos 2 θ)/sen θ cos θ

= 1 – 1/senθcosθ

= 0

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 25.  |\sqrt\frac{1-sinθ}{1+sinθ}+\sqrt\frac{1+sinθ}{1-sinθ}|=\frac{-2}{cosθ} , donde π/2 < θ < π. 

Solución:

Tenemos

|\sqrt\frac{1-sinθ}{1+sinθ}+\sqrt\frac{1+sinθ}{1-sinθ}|=\frac{-2}{cosθ}

Tomando LHS

|\sqrt\frac{1-sinθ}{1+sinθ}+\sqrt\frac{1+sinθ}{1-sinθ}|

\sqrt(\frac{1-sinθ}{1+sinθ})(\frac{1-sinθ}{1-sinθ})+\sqrt(\frac{1+sinθ}{1-sinθ})(\frac{1+sinθ}{1+sinθ})

\sqrt\frac{(1-sinθ)^2}{(1)^2-(sinθ)^2}+\sqrt\frac{(1+sinθ)^2}{(1)^2-(sinθ)^2}

\sqrt\frac{(1-sinθ)^2}{1-sin^2θ}+\sqrt\frac{(1+sinθ)^2}{1-sin^2θ}

\sqrt\frac{(1-sinθ)^2}{cos^2θ}+\sqrt\frac{(1+sinθ)^2}{cos^2θ}

\frac{(1-sinθ)}{cosθ}+\frac{(1+sinθ)}{cosθ}

\frac{(1-sinθ+1+sinθ)}{cosθ}

= 2/cosθ 

Dado que π/2 < θ < π   , donde cosθ es negativo

Entonces, -2/cosθ 

Por lo tanto, LHS = RHS (Probado)

Pregunta 26 (i). Si T n = sen n θ + cos n θ, demuestre que

\frac{T_3-T_5}{T_1}=\frac{T_5-T_7}{T_5}        

Solución: 

IZQ = \frac{T_3-T_5}{T_1}=\frac{(sin^3θ+cos^3θ)-(sin^5θ+cos^5θ)}{sinθ+cosθ}

=\frac{sin^3θ-sin^5θ+cos^3θ-cos^5θ}{sinθ+cosθ}

=\frac{sin^3θ(1-sin^2θ)+cos^3θ(1-cos^2θ)}{sinθ+cosθ}

=\frac{sin^3θcos^2θ+cos^3θsin^2θ}{sinθ+cosθ}

=\frac{sin^2θcos^2θ(sinθ+cosθ)}{sinθ+cosθ}

= sen 2 θ cos 2 θ

lado derecho = \frac{T_5-T_7}{T_5}

=\frac{(sin^5θ+cos^5θ)-(sin^7θ+cos^7θ)}{sin^3θ+cos^3θ}

=\frac{sin^5θ-sin^7θ+cos^5θ-cos^7θ}{sin^3θ+cos^3θ}

=\frac{sin^5θ(1-sin^2θ)+cos^5θ(1-cos^2θ)}{sin^3θ+cos^3θ}

=\frac{sin^5θcos^2θ+cos^5θsin^2θ}{sin^3θ+cos^3θ}

=\frac{sin^2θcos^2θ(sin^3θ+cos^3θ)}{sin^3θ+cos^3θ}

= sen2θcos 2 θ

Pregunta 26 (ii). Si T n = sen n θ + cos n θ, demuestre que

2T 6 – 3T 4 + 1 = 0

Solución: 

LHS = 2(sen 6 θ + cos 6 θ) – 3(sen 4 θ + cos 4 θ) + 1

Usando (a 3 + b 3 ) = (a + b)(a 2 + b 2 – ab)

= 2(sen 2 θ + cos 2 θ)(sen 4 θ + cos 4 θ – sen 2 θcos 2 θ) – 3(sen 4 θ + cos 4 θ) + 1                             

= 2(1)(sen 4 θ + cos 4 θ – sen 2 θ cos 2 θ) – 3(sen 4 θ + cos 4 θ) + 1

= 2sen 4 θ + 2cos 4 θ – 2sen 2 θcos 2 θ – 3sen 4 θ – 3cos 4 θ + 1

= -sen 4 θ – cos 4 θ – 2sen 2 θ cos 2 θ + 1

= -(sen 2 θ + cos 2 θ) 2 + 1

= -1 + 1 = 0 = RHS (por lo tanto probado)

Pregunta 26 (iii). Si T n = sen n θ + cos n θ, demuestre que

6T 10 – 15T 8 + 10T 6 – 1 = 0 

Solución:

T 6 = sen 6 θ + cos 6 θ

Usando a 3 + b 3 = (a + b)(a 2 + b 2 − ab)

= (sen 2 x) 3 + (cos 2 x) 3                                                                

= (sen 2 x + cos 2 x)(sen 4 x + cos 4 x − sen 2 x cos 2 x)

Usando a 2 + b 2 = (a + b) 2 − 2ab

= (1)(sen 4 x + cos 4 x − sen 2 x cos 2 x)                                      

= (sen 2 x) 2 + (cos 2 x) 2 − sen 2 x cos 2 x

= (sen 2 x + cos 2 x) 2 − 3 sen 2 x cos 2

= 1 − 3 sen 2 x cos 2 x

De manera similar, obtenemos los valores de T 8 y T 10

T 8 = (sen 6 x + cos 6 x)(sen 2 x + cos 2 x) − sen 2 x cos 2 x (sen 4 x + cos 4 x)

= 1 − 3sen 2 xcos 2 x − sen 2 xcos 2 x(1 − 2sen 2 xcos 2 x)

= 1 − 4 sen 2 x cos 2 x + 2 sen 4 x cos 4 x

T 10 = sen 10 θ + cos 10 θ

= (sen 6 θ + cos6θ)(sen 4 θ + cos 4 θ) − sen4θcos 4 θ(sen 2 θ + cos 2 θ)

= (1 − 3sen 2 xcos 2 x)(1 − 2sen 2 xcos 2 x) − sen 4 xcos 4 x

= 1 − 5 sen 2 x cos 2 x + 5 sen 4 x cos 4 x

Al poner los valores de T6, T8 y T10 en la siguiente ecuación 

6T 10 – 15T 8 + 10T 6 – 1

Obtenemos el valor 0.

Por lo tanto probado

Publicación traducida automáticamente

Artículo escrito por rahulsharma1771996 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA

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