Soru

Zorluk: OrtaYarım Açı Formülleri
x(0,π4)x \in \left(0, \frac{\pi}{4}\right) olmak üzere,
cos(3x)cosx+sin(3x)sinx=3\frac{\cos(3x)}{\cos x} + \frac{\sin(3x)}{\sin x} = 3
olduğuna göre, cos(4x)\cos(4x) ifadesinin değeri kaçtır?
  1. A
    18-\frac{1}{8}
  2. B
    916\frac{9}{16}
  3. 18\frac{1}{8}Cevap
  4. D
    38\frac{3}{8}
  5. E
    513\frac{5}{13}

Cevap

İfadenin doğru değeri 18\frac{1}{8}'dir.
Verilen denklemde payda eşitlendikten sonra pay kısmında sinüs toplam formülü yardımıyla sin(4x)\sin(4x) ve paydada sinüs yarım açı formülü yardımıyla 12sin(2x)\frac{1}{2}\sin(2x) elde edilir. Bu ifadeler oranlandığında 4cos(2x)=34\cos(2x) = 3 eşitliğinden cos(2x)=34\cos(2x) = \frac{3}{4} bulunur. İstenen cos(4x)\cos(4x) ifadesi kosinüs yarım açı formülüyle açıldığında cos(4x)=2cos2(2x)1\cos(4x) = 2\cos^2(2x) - 1 olur. Burada cos(2x)\cos(2x) yerine 34\frac{3}{4} yazılarak 18\frac{1}{8} değerine ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Sol taraftaki rasyonel ifadelerin paydalarını eşitleyelim.
cos(3x)sinx+sin(3x)cosxsinxcosx=3\frac{\cos(3x)\sin x + \sin(3x)\cos x}{\sin x \cos x} = 3
İfadeleri tek bir paydada birleştirerek sadeleştirme yapabilmek için.
2
Pay kısmındaki ifadeyi sinüs toplam formülü, payda kısmındaki ifadeyi ise sin��s yarım açı formülü kullanarak düzenleyelim.
cos(3x)sinx+sin(3x)cosx=sin(3x+x)=sin(4x)\cos(3x)\sin x + \sin(3x)\cos x = \sin(3x + x) = \sin(4x)
sinxcosx=12sin(2x)\sin x \cos x = \frac{1}{2}\sin(2x)
Buradan,
sin(4x)12sin(2x)=3    2sin(4x)sin(2x)=3\frac{\sin(4x)}{\frac{1}{2}\sin(2x)} = 3 \implies \frac{2\sin(4x)}{\sin(2x)} = 3
Trigonometrik ifadeleri daha sade bir forma dönüştürmek için.
3
Paydaki sin(4x)\sin(4x) ifadesine sinüs yarım açı formülünü uygulayarak sadeleştirelim.
sin(4x)=2sin(2x)cos(2x)\sin(4x) = 2\sin(2x)\cos(2x)
22sin(2x)cos(2x)sin(2x)=3    4cos(2x)=3    cos(2x)=34\frac{2 \cdot 2\sin(2x)\cos(2x)}{\sin(2x)} = 3 \implies 4\cos(2x) = 3 \implies \cos(2x) = \frac{3}{4}
(Burada x(0,π/4)x \in (0, \pi/4) olduğundan sin(2x)0\sin(2x) \neq 0 olur ve sadeleştirme geçerlidir.)
cos(2x)\cos(2x) değerini yalnız bırakmak için.
4
Bulduğumuz cos(2x)\cos(2x) değerini kullanarak cos(4x)\cos(4x) ifadesini kosinüs yarım açı formülüyle hesaplayalım.
cos(4x)=2cos2(2x)1\cos(4x) = 2\cos^2(2x) - 1
cos(4x)=2(34)21=2(916)1=981=18\cos(4x) = 2\left(\frac{3}{4}\right)^2 - 1 = 2\left(\frac{9}{16}\right) - 1 = \frac{9}{8} - 1 = \frac{1}{8}
Bulunur.
Bizden istenen nihai trigonometrik değeri hesaplamak için.

Anahtar Kavram

Trigonometrik ifadelerde toplam-fark ve yarım açı formülleri yardımıyla sadeleştirme yapılması.
Bu soruyu puanla