Enunciado

Determine x tal que x ϵ R e cos^2 ( x + a ) + cos^2 ( x - a ) = 1

Passo 1

Opa galerinha, tudo certo?

Vamos resolver essa equação utilizando a soma de cossenos e uma relação entre o cosseno de um ângulo com o cosseno do dobro desse mesmo ângulo. Primeiro é importante lembrarmos desses artifícios matemáticos.

Relação do cosseno de um ângulo com o cosseno do seu dobro:

cos 2 theta = cos^2 theta - sen^2 theta

1 + cos 2 theta = 1 + cos^2 theta - sen^2 theta

1 + cos 2 theta = ( cos^2 theta - sen^2 theta ) + cos^2 theta - sen^2 theta

1 + cos 2 theta = 2 cos^2 theta

cos^2 theta = (1 + cos 2 theta)/(2)

E a soma de cossenos:

cos (w) + cos (v) = 2 * cos ((w + v)/(2)) * cos ((w - v)/(2))

É importante também lembrar do ciclo trigonométrico, como podemos ver abaixo.

Simbora!

Passo 2

cos^2 ( x + a ) + cos^2 ( x - a ) = 1

(1 + cos (2 x + 2 a))/(2) + (1 + cos (2 x - 2 a))/(2) = 1

1 + cos (2 x + 2 a) + 1 + cos (2 x - 2 a) = 2

cos (2 x + 2 a) + cos (2 x - 2 a) = 0

Utilizando a soma dos cossenos, onde: {[[w = 2 x + 2 a],[v = 2 x - 2 a]])

Assim, a equação fica como:

2 * cos ((4 x)/(2)) * cos ((4 a)/(2)) = 0

2 * cos (2 x) * cos (2 a) = 0

Admitindo que cos (2 a) = 0 , para a igualdade ser satisfeita:

cos (2 x) = 0 -> 2 x = (pi)/(2) -> x = (pi)/(4) + 2 k pi

Resposta

x = (pi)/(4) + 2 k pi

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Resolva as seguintes equações para x ϵ R : a) sen^4 x + cos^4 x = 5 // 8 b) sen^6 x + cos^6 x = 5 // 8 c) sen^4 x + cos^4 x = 1 // 2 d) sen^6 (x)/(2) + cos^6 (x)/(2) = 7 // 16 e) sen^3 x + cos^3 x = 1
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