Matemática, perguntado por ctsouzasilva, 3 meses atrás

Dê a solução geral da equação sen²x + cos³x = 7/8
Tem que ser bom para resolver essa.


ctsouzasilva: Ninguém?
DanJR: Apenas 5 pontos?
ctsouzasilva: 6 soluções
DanJR: Quis dizer a pontuação da questão! Mas, era uma brincadeira.
DanJR: 36º, 60º, 108º, 252º, 300º e 324º.

Soluções para a tarefa

Respondido por DanJR
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Resposta:

Se \displaystyle \mathtt{0 \leq x \leq 2\pi}, então \\ \displaystyle \boxed{\boxed{\mathtt{S = \left\{ \frac{\pi}{5}, \frac{\pi}{3}, \frac{3\pi}{5}, \frac{7\pi}{5}, \frac{9\pi}{5}, \frac{5\pi}{3} \right\}}}}

Explicação passo a passo:

Inicialmente, temos:

\\ \displaystyle \mathtt{\sin^2 x + \cos^3 x = \frac{7}{8}} \\\\ \mathtt{(1 - \cos^2 x) + \cos^3 x = \frac{7}{8}} \\\\ \mathtt{\cos^3 x - \cos^2 x = - \frac{1}{8}} \\\\ \mathtt{\cos^2 x \cdot \left ( \cos x - 1 \right ) = \frac{1}{4} \cdot \frac{- 1}{2}}

Posto isto, temos que:

\\ \displaystyle \mathtt{\cos x - 1 = - \frac{1}{2}} \\\\ \mathtt{\cos x = \frac{1}{2}} \\\\ \boxed{\mathtt{S_1 = \left\{ x \in \mathbb{R} / x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi \ ou \ x = \frac{5\pi}{3} + 2k\pi \right\}}, \mathtt{\forall \ k \in \mathbb{Z}}}

Tomando \displaystyle \mathtt{\cos x = \lambda}, teremos \displaystyle \mathtt{\lambda^3 - \lambda^2 + \frac{1}{8} = 0}, onde \displaystyle \mathtt{\lambda - \frac{1}{2}} divide a equação. Efetuando a divisão tiramos que:

\displaystyle \mathtt{8\lambda^3 - 8\lambda^2 + 1 = (\lambda - \frac{1}{2}) \cdot (8\lambda^2 - 4\lambda - 2)}

Resolvendo o segundo fator, encontramos \displaystyle \boxed{\mathtt{\lambda = \frac{1 + \sqrt{5}}{4}}} e \displaystyle \boxed{\mathtt{\lambda = \frac{1 - \sqrt{5}}{4}}}.

Com efeito,

\displaystyle \left\{\begin{matrix} \mathtt{\cos x = \frac{1 + \sqrt{5}}{4} \Rightarrow x = \cos^{- 1} \left ( \frac{1 + \sqrt{5}}{4} \right ) \Rightarrow \boxed{\mathtt{x = 36^o}}} & \\\\ \mathtt{\cos x = \frac{1 - \sqrt{5}}{4} \Rightarrow x = \cos^{- 1} \left ( \frac{1 - \sqrt{5}}{4} \right ) \Rightarrow \boxed{\mathtt{x = 108^o}}} & \\ \end{matrix}\right.

Isto é,

\boxed{\mathtt{S_2 = \left\{ x \in \mathbb{R} / x = \frac{\pi}{5} + 2k\pi \ ou \ x = \frac{3\pi}{5} + 2k\pi \right\}}, \mathtt{\forall \ k \in \mathbb{Z}}}

Por fim,

\displaystyle \left\{\begin{matrix} \mathtt{x = 360^o - 36^o \Rightarrow \boxed{\mathtt{x = 324^o}}} & \\ \mathtt{x = 360^o - 108^o \Rightarrow \boxed{\mathtt{x = 252^o}}} & \\ \end{matrix}\right.

Ou seja,

\boxed{\mathtt{S_3 = \left\{ x \in \mathbb{R} / x = \frac{9\pi}{5} + 2k\pi \ ou \ x = \frac{7\pi}{5} + 2k\pi \right\}}, \mathtt{\forall \ k \in \mathbb{Z}}}


ctsouzasilva: Não fiquei convencido na parte: a.b = c.d, então a = c e b = d, ou seja
cos²x.(cosx - 1) = 1/4(-1/2), nessa parte não fiquei convencido. Mas valeu.
DanJR: Foi uma sacada bem interessante...
DanJR: cos x . cos x . (cos x - 1) = 1/2 . 1/2 . -1/2
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