Question

Difficulty: HardTrigonometrik Denklemler
tan⁡(2x)−cot⁡(x)=0\tan(2x) - \cot(x) = 0

denkleminin (0,π)(0, \pi) açık aralığındaki farklı gerçel köklerinin toplamı SS radyandır.

Buna göre, Sπ\frac{S}{\pi} oranı kaçtır?

Answer: 1.5

Answer

Köklerin toplamının π\pi radyana oranı 1,5'tir.
Denklemin kökleri sinüs ve kosinüs dönüşümleriyle tam olarak incelendiğinde, (0,π)(0, \pi) aralığında π6\frac{\pi}{6}, π2\frac{\pi}{2} ve 5π6\frac{5\pi}{6} olmak üzere 3 farklı gerçel kök bulunur. Bu köklerin toplamı 1,5π1,5\pi radyandır. Dolayısıyla bu toplamın π\pi değerine oranı 1,5'tir.

Step-by-Step Solution

1
Tanjant ve kotanjant fonksiyonlarını sinüs ve kosinüs oranları olarak yazın.
sin⁡(2x)cos⁡(2x)−cos⁡(x)sin⁡(x)=0\frac{\sin(2x)}{\cos(2x)} - \frac{\cos(x)}{\sin(x)} = 0
Denklemi çözülebilir bir forma getirmek için temel fonksiyonlara dönüştürüyoruz.
2
Paydaları eşitleyerek ortak paydada yazın.
sin⁡(2x)sin⁡(x)−cos⁡(2x)cos⁡(x)cos⁡(2x)sin⁡(x)=0\frac{\sin(2x)\sin(x) - \cos(2x)\cos(x)}{\cos(2x)\sin(x)} = 0
Rasyonel ifadenin sıfıra eşitliğini incelemek için pay ve paydayı belirlemek gerekir.
3
Pay kısmını eksi parantezine alıp kosinüsün toplam formülünü uygulayın.
−cos⁡(2x)cos⁡(x)−sin⁡(2x)sin⁡(x)cos⁡(2x)sin⁡(x)=0  ⟹  −cos⁡(3x)cos⁡(2x)sin⁡(x)=0-\frac{\cos(2x)\cos(x) - \sin(2x)\sin(x)}{\cos(2x)\sin(x)} = 0 \implies -\frac{\cos(3x)}{\cos(2x)\sin(x)} = 0
Trigonometrik toplam formülü sayesinde payı tek bir kosinüs fonksiyonu olarak ifade edebiliriz.
4
İfadenin sıfır olması için payı sıfır yapan kökleri bulun.
cos⁡(3x)=0  ⟹  3x=π2+kπ  ⟹  x=π6+kπ3\cos(3x) = 0 \implies 3x = \frac{\pi}{2} + k\pi \implies x = \frac{\pi}{6} + \frac{k\pi}{3}
Bir kesrin sıfır olması için payının sıfır olması gerekir.
5
(0,π)(0, \pi) aralığındaki kk tamsayı değerleri için kökleri listeleyin ve tanımlılık kontrolü yapın.
k=0  ⟹  x1=π6k=0 \implies x_1 = \frac{\pi}{6}
k=1  ⟹  x2=π2k=1 \implies x_2 = \frac{\pi}{2}
k=2  ⟹  x3=5π6k=2 \implies x_3 = \frac{5\pi}{6}
Bu değerlerin hiçbiri paydayı (yani cos⁡(2x)sin⁡(x)\cos(2x)\sin(x)) sıfır yapmaz, dolayısıyla tanımlıdır.
Bulunan aday köklerin orijinal denklemdeki fonksiyonları tanımsız yapıp yapmadığı kontrol edilmelidir.
6
Bulunan köklerin toplamını hesaplayıp π\pi değerine oranlayın.
S=π6+π2+5π6=9π6=1,5π  ⟹  Sπ=1,5S = \frac{\pi}{6} + \frac{\pi}{2} + \frac{5\pi}{6} = \frac{9\pi}{6} = 1,5\pi \implies \frac{S}{\pi} = 1,5
Soru kökündeki toplam oranını bulmak.

Key Concept

Trigonometrik denklemlerin çözüm kümelerini bulma ve tanımlılık kontrolü yapma.
Rate this question