Question

Difficulty: Very hardToplam ve Fark Formülleri
Tanımlı olduğu xx değerleri için,
2(sin(3x)cos3x+cos(3x)sin3x)3(cos4xsin4x)\frac{2\left(\sin(3x)\cos^3 x + \cos(3x)\sin^3 x\right)}{3\left(\cos^4 x - \sin^4 x\right)}
ifadesinin en sade eşiti nedir?

Answer: sin(2x) / \sin(2x) / sin2x / \sin2x / sin(2*x) / \sin(2*x)

Answer

sin(2x)\sin(2x)
Verilen ifade toplam-fark ve iki kat açı formülleri kullanılarak sadeleştirildiğinde pay kısmı 3sin(2x)cos(2x)3\sin(2x)\cos(2x) değerine, payda kısmı ise iki kare farkı açılımından 3cos(2x)3\cos(2x) değerine eşit olur. Bu iki ifadenin birbirine oranı ise sin(2x)\sin(2x) sonucunu verir.

Step-by-Step Solution

1
Pay kısmındaki ifadeyi düzenlemek için cos3x=cosxcos2x\cos^3 x = \cos x \cdot \cos^2 x ve sin3x=sinxsin2x\sin^3 x = \sin x \cdot \sin^2 x özdeşliklerini yazalım.
Pay: 2(sin(3x)cosxcos2x+cos(3x)sinxsin2x)2\left(\sin(3x)\cos x \cdot \cos^2 x + \cos(3x)\sin x \cdot \sin^2 x\right)
İfadeyi toplam-fark ve yarım açı formüllerini uygulayabileceğimiz bir formata dönüştürmek.
2
cos2x=1+cos(2x)2\cos^2 x = \frac{1+\cos(2x)}{2} ve sin2x=1cos(2x)2\sin^2 x = \frac{1-\cos(2x)}{2} yarım açı formüllerini paydaki ifadede yerine yazalım.
Pay: 2(sin(3x)cosx(1+cos(2x)2)+cos(3x)sinx(1cos(2x)2))2\left(\sin(3x)\cos x \left(\frac{1+\cos(2x)}{2}\right) + \cos(3x)\sin x \left(\frac{1-\cos(2x)}{2}\right)\right)
Dereceleri düşürerek toplam-fark formüllerini uygulayacak terimler elde etmek.
3
Dışarıdaki 22 katsayısını dağıtarak paydadaki 22 değerlerini sadeleştirelim ve ifadeyi açalım.
Pay: (sin(3x)cosx+cos(3x)sinx)+cos(2x)(sin(3x)cosxcos(3x)sinx)\left(\sin(3x)\cos x + \cos(3x)\sin x\right) + \cos(2x)\left(\sin(3x)\cos x - \cos(3x)\sin x\right)
İfadeyi gruplandırarak toplam ve fark formüllerine uygun hale getirmek.
4
Sinüs toplam ve fark formüllerini (sin(a±b)=sinacosb±cosasinb\sin(a\pm b) = \sin a\cos b \pm \cos a\sin b) uygulayalım.
Pay: sin(3x+x)+cos(2x)sin(3xx)=sin(4x)+sin(2x)cos(2x)\sin(3x+x) + \cos(2x)\sin(3x-x) = \sin(4x) + \sin(2x)\cos(2x)
Trigonometrik toplam ve fark formüllerini kullanarak açıları sadeleştirmek.
5
sin(4x)\sin(4x) ifadesine iki kat açı formülünü (sin(4x)=2sin(2x)cos(2x)\sin(4x) = 2\sin(2x)\cos(2x)) uygulayalım ve payı toplayalım.
Pay: 2sin(2x)cos(2x)+sin(2x)cos(2x)=3sin(2x)cos(2x)2\sin(2x)\cos(2x) + \sin(2x)\cos(2x) = 3\sin(2x)\cos(2x)
Pay kısmını tek bir çarpım ifadesi halinde yazmak.
6
Paydadaki 3(cos4xsin4x)3(\cos^4 x - \sin^4 x) ifadesini iki kare farkı yöntemiyle çarpanlarına ayıralım.
Payda: 3(cos2xsin2x)(cos2x+sin2x)3(\cos^2 x - \sin^2 x)(\cos^2 x + \sin^2 x)
Paydadaki yüksek dereceli terimleri sadeleştirmek.
7
cos2x+sin2x=1\cos^2 x + \sin^2 x = 1 ve cos2xsin2x=cos(2x)\cos^2 x - \sin^2 x = \cos(2x) iki kat açı özdeşliklerini paydada yerine yazalım.
Payda: 3cos(2x)3\cos(2x)
Paydayı en sade biçimine getirmek.
8
Bulduğumuz pay ifadesini payda ifadesine oranlayarak sadeleştirmeyi tamamlayalım.
Oran: 3sin(2x)cos(2x)3cos(2x)=sin(2x)\frac{3\sin(2x)\cos(2x)}{3\cos(2x)} = \sin(2x)
En sade sonucu elde etmek.

Key Concept

Toplam-fark formülleri, iki kat açı formülleri ve çarpanlara ayırma özdeşliklerinin bir arada kullanılarak karmaşık trigonometrik ifadelerin sadeleştirilmesi.

Alternative Method

Alternatif olarak, pay kısmında yer alan sin(3x)\sin(3x) ve cos(3x)\cos(3x) ifadeleri için sırasıyla sin(3x)=3sinx4sin3x\sin(3x) = 3\sin x - 4\sin^3 x ve cos(3x)=4cos3x3cosx\cos(3x) = 4\cos^3 x - 3\cos x üç kat açı açılımları doğrudan yerine yazılabilir. Bu durumda pay:
2((3sinx4sin3x)cos3x+(4cos3x3cosx)sin3x)2\left((3\sin x - 4\sin^3 x)\cos^3 x + (4\cos^3 x - 3\cos x)\sin^3 x\right)
=2(3sinxcos3x4sin3xcos3x+4cos3xsin3x3sin3xcosx)= 2\left(3\sin x\cos^3 x - 4\sin^3 x\cos^3 x + 4\cos^3 x\sin^3 x - 3\sin^3 x\cos x\right)
=6sinxcos3x6sin3xcosx= 6\sin x\cos^3 x - 6\sin^3 x\cos x
=6sinxcosx(cos2xsin2x)= 6\sin x\cos x(\cos^2 x - \sin^2 x)
=3sin(2x)cos(2x)= 3\sin(2x)\cos(2x)
olarak çok daha hızlı bir şekilde sadeleşir. Payda ise 3cos(2x)3\cos(2x) olduğundan oran doğrudan sin(2x)\sin(2x) bulunur.
Estimated Time:3m 0s
Rate this question