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Problemas y soluciones
Identidades trigonométricas
Identidades trigonométricas - problemas y soluciones
Autor:
Prof. Hernando Guzman Jaimes (University of Zulia - Maracaibo, Venezuela)
Problema 1
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$2\cos x=\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}$
$\frac{2}{\sen x}=\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}$
$2\sen x=\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}$
$\text{tan }x=\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}$
Solución:
Respuesta: $\frac{2}{\sen x}=\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}$
$\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}=\frac{\sen ^{2}x+\left( 1+\cos x\right) ^{2}}{\sen x\left( 1+\cos x\right) }=\frac{\sen ^{2}x+1+2\cos x+\cos ^{2}x}{\sen x\left( 1+\cos x\right) }=\frac{1+2\cos x+\left( \sen ^{2}x+\cos ^{2}x\right) }{\sen x\left( 1+\cos x\right) }$
Entonces $=\frac{2+2\cos x}{\sen x\left( 1+\cos x\right) }=\frac{2\left( 1+\cos x\right) }{\sen x\left( 1+\cos x\right) }=\frac{2}{\sen x}$
Entonces $\frac{\sen x}{1+\cos x}+\frac{1+\cos x}{\sen x}=\frac{2}{\sen x}$
Problema 2
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\frac{1+\sen x}{\cos x}=\frac{\cos x}{1+\sen x}$
$\frac{1-\sen x}{\cos x}=\frac{\cos x}{1-\sen x}$
$\frac{1-\sen x}{\sen x}=\frac{\sen x}{1+\sen x}$
$\frac{1-\sen x}{\cos x}=\frac{\cos x}{1+\sen x}$
Solución:
Respuesta: $\frac{1-\sen x}{\cos x}=\frac{\cos x}{1+\sen x}$
$\frac{\cos x}{1+\sen x}=\frac{\cos ^{2}x}{\cos x\left( 1+\sen x\right) }=\frac{1-\sen ^{2}x}{\cos x\left( 1+\sen x\right) }=\frac{\left( 1-\sen x\right) \left( 1+\sen x\right) }{\cos x\left( 1+\sen x\right) }=\frac{1-\sen x}{\cos x}$
Probamos que $\frac{1-\sen x}{\cos x}=\frac{\cos x}{1+\sen x}$
Problema 3
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\frac{\sen x+\cos x}{\sen x-\cos x}=\frac{\tan x-1}{\tan x+1}$
$\frac{\sen x-\cos x}{\sen x+\cos x}=\frac{\tan x-1}{\tan x+1}$
$\frac{\sen x-\cos x}{\sen x+\cos x}=\frac{\tan x+1}{\tan x}$
$\frac{\sen x-\cos x}{\sen x-\cos x}=\frac{\tan x-1}{\tan x-1}$
Solución:
Respuesta: $\frac{\sen x-\cos x}{\sen x+\cos x}=\frac{\tan x-1}{\tan x+1}$
$\frac{\sen x-\cos x}{\sen x+\cos x}=\frac{\frac{1}{\cos x}-\frac{1}{\sen x}}{\frac{1}{\cos x}+\frac{1}{\sen x}}=\frac{\frac{\sen x-\cos x}{\sen x\cos x}}{\frac{\sen x+\cos x}{\sen x\cos x}}=\frac{\frac{\sen x-\cos x}{\cos x}}{\frac{\sen x+\cos x}{\cos x}}=\frac{\frac{\sen x}{\cos x}-1}{\frac{\sen x}{\cos x}+1}=\frac{\tan x-1}{\tan x+1}$
Probamos que $\frac{\sen x-\cos x}{\sen x+\cos x}=\frac{\tan x-1}{\tan x+1}$
Problema 4
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\frac{\tan x-\sen x}{\sen ^{2}x}=\frac{1}{\cos x+\cos^{2}x}$
$\frac{\tan x-\sen x}{\sen ^{3}x}=\frac{1}{\cos x+\sen x}$
$\frac{\tan x-\sen x}{\sen ^{3}x}=\frac{1}{\cos x+\cos ^{2}x}$
$\frac{\tan x+\sen x}{\sen ^{3}x}=\frac{1}{\sen x+\cos ^{2}x}$
Solución:
Respuesta: $\frac{\tan x-\sen x}{\sen^{3}x}=\frac{1}{\cos x+\cos^{2}x}$
$\frac{\tan x-\sen x}{\sen^{3}x}=\frac{\frac{\sen x}{\cos x}-\sen x}{\sen^{3}x}=\frac{\sen x-\sen x\cos x}{\cos x\sen ^{3}x}=\frac{\sen x\left( 1-\cos x\right) }{\cos x\sen^{3}x}$
$= \frac{1-\cos x}{\cos x\sen^{2}x}=\frac{1-\cos x}{\cos x\left( 1-\cos ^{2}x\right) }=\frac{1}{\cos x\left( 1+\cos x\right) }=\frac{1}{\cos x+\cos ^{2}x}$
Probamos que $\frac{\tan x-\sen x}{\sen ^{3}x}=\frac{1}{\cos x+\cos^{2}x}$
Problema 5
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\frac{\cos ^{3}x-\sen ^{3}x}{\cos x-\sen x}=1+\sen x\cos x$
$\frac{\cos ^{3}x-\sen ^{3}x}{\cos x-\sen x}=1-\sen x\cos x$
$\frac{\cos ^{3}x+\sen ^{3}x}{\cos x+\sen x}=1+\sen x\cos x$
$\frac{\cos ^{3}x+\sen ^{3}x}{\cos x-\sen x}=1-\sen x\cos x$
Solución:
Respuesta: $\frac{\cos ^{3}x-\sen ^{3}x}{\cos x-\sen x}=1+\sen x\cos x$
$\frac{\cos ^{3}x-\sen^{3}x}{\cos x-\sen x} =\frac{\left( \cos x-\sen x\right) \left( \cos^{2}x+\cos x\sen x+\sen ^{2}x\right) }{\cos x-\sen x}=\left( \cos ^{2}x+\sen ^{2}x\right) +\cos x\sen x=$
$=1+\cos x\sen x$
Probamos que $\frac{\cos^{3}x-\sen^{3}x}{\cos x-\sen x}=1+\sen x\cos x$
Problema 6
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\frac{\sen \theta +\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}=\frac{\sen \theta -1}{\cos \theta}$
$\frac{\sen \theta -\cos \theta -1}{\sen \theta +\cos \theta +1}=\frac{\sen \theta +1}{\cos \theta}$
$\frac{\sen \theta +\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}=\frac{\sen \theta +1}{\cos \theta}$
$\frac{\sen \theta -\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}=\frac{\sen \theta -1}{\sen \theta}$
Solución:
Respuesta: $\frac{\sen \theta -\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}=\frac{\sen \theta +1}{\cos \theta }$
$\frac{\sen \theta +1\ }{\cos \theta }=\frac{\left( \sen \theta +1\right) \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }{\cos \theta \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }=\frac{\sen ^{2}\theta +\sen \theta \cos \theta +\cos \theta -1}{\cos \theta \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }= \frac{\left( \sen ^{2}\theta -1\right) +\sen \theta \cos \theta +\cos \theta }{\cos \theta \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }$
$=\frac{-\cos^{2}\theta +\sen \theta \cos \theta +\cos \theta }{\cos \theta \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }=\frac{\cos \theta \left( \sen \theta -\cos \theta +1\right) }{\cos \theta \left( \sen \theta +\cos \theta -1\right) }=\frac{\sen \theta -\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}$
Probamos que $\frac{\sen \theta -\cos \theta +1}{\sen \theta +\cos \theta -1}=\frac{\sen \theta +1\ }{\cos \theta }$
Problema 7
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha -\tan \beta }{1-\tan \alpha \tan \beta }$
$\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha +\tan \beta }{1+\tan \alpha \tan \beta }$
$\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha +\tan \beta }{1-\tan \alpha \tan \beta }$
$\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha -\tan \beta }{1+\tan \alpha \tan \beta }$
Solución:
Respuesta: $\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha +\tan \beta }{1-\tan \alpha \tan \beta }$
$\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\sen \left( \alpha +\beta \right) }{\cos \left( \alpha +\beta \right) }=\frac{\sen \alpha \cos \beta +\cos \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta -\sen \alpha \sen \beta }$
Divide el numerador y el denominador por $\cos \alpha \cos \beta $
Entonces $\frac{\sen \alpha \cos \beta +\cos \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta -\sen \alpha \sen \beta }=\frac{\frac{\sen \alpha \cos \beta +\cos \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta }}{\frac{\cos \alpha \cos \beta -\sen \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta }}=\frac{\frac{\sen \alpha \cos \beta }{\cos \alpha \cos \beta }+\frac{\cos \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta }}{\frac{\cos \alpha \cos \beta }{\cos \alpha \cos \beta }-\frac{\sen \alpha \sen \beta }{\cos \alpha \cos \beta }}=\frac{\tan \alpha +\tan \beta }{1-\tan \alpha \tan \beta }$
Probamos que $\tan \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\tan \alpha +\tan \beta }{1-\tan \alpha \tan \beta }$
Problema 8
Encuentra los valores del seno, coseno y tangente de $15^{\circ }$.
Pista: $15^{\circ }=45^{\circ }-30^{\circ }$
A) $\sen 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \cos 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \tan 15^{\circ }=2-\sqrt{3}$
B) $\sen 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \cos 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \tan 15^{\circ }=2+\sqrt{3}$
C) $\sen 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \cos 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \tan 15^{\circ }=2-\sqrt{3}$
D) $\sen 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \cos 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \tan 15^{\circ }=2+\sqrt{3}$
A
B
C
D
Solución:
Respuesta: $\sen 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \cos 15^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \tan 15^{\circ }=2-\sqrt{3}$
$\sen 15^{\circ }=\sen \left( 45^{\circ }-30^{\circ }\right) =\sen 45^{\circ }\cos 30^{\circ }-\cos 45^{\circ }\sen 30^{\circ }=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}-\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot \frac{1}{2}=\frac{\sqrt{3}-1}{2\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) $
$\cos 15^{\circ }=\cos \left( 45^{\circ }-30^{\circ }\right) =\cos 45^{\circ }\cos 30^{\circ }+\sen 45^{\circ }\sen 30^{\circ }=\tfrac{1}{\sqrt{2}}\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{1}{\sqrt{2}}\cdot \frac{1}{2}=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) $
$\tan 15^{\circ }=\tan \left( 45^{\circ }-30^{\circ }\right) =\frac{\tan 45^{\circ }-\tan 30^{\circ }}{1+\tan 45^{\circ }\tan 30^{\circ }}=\frac{1-\frac{1}{\sqrt{3}}}{1+1\left( \frac{1}{\sqrt{3}}\right) }=\frac{\sqrt{3}-1}{\sqrt{3}+1}=2-\sqrt{3}$
Problema 9
Encuentra los valores del seno, coseno y tangente de $75^{\circ }$
Pista: $75^{\circ }=90^{\circ }-15^{\circ }$
A) $\sen 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \cos 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \tan 75^{\circ }=\frac{\left( \sqrt{3}+1\right) ^{2}}{2}$
B) $\sen 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \cos 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \tan 75^{\circ }=\frac{\left( \sqrt{3}-1\right) ^{2}}{2}$
C) $\sen 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \cos 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \tan 75^{\circ }=\frac{\left( \sqrt{3}-1\right) ^{2}}{2}$
D) $\sen 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \cos 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \tan 75^{\circ }=\frac{\left( \sqrt{3}+1\right) ^{2}}{2}$
A
B
C
D
Solución:
Respuesta: $\sen 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) \quad \cos 75^{\circ }=\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) \quad \tan 75^{\circ }=\frac{\left( \sqrt{3}+1\right) ^{2}}{2}$
$\sen 75^{\circ }=\sen \left( 90^{\circ }-15^{\circ }\right) =\sen 90^{\circ }\cos 15^{\circ }-\cos 90^{\circ }\sen 15^{\circ }=$
$1\cdot \frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) -0\cdot \frac{\sqrt{2}}{4}% \left( \sqrt{3}-1\right) =\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) $
$\cos 75^{\circ }=\cos \left( 90^{\circ }-15^{\circ }\right) =\cos 90^{\circ }\cos 15^{\circ }+\sen 90^{\circ }\sen 15^{\circ }=$
$0\cdot \frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) +1\cdot \frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) =\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) $
$\tan 75^{\circ }=\frac{\sen 75^{\circ }}{\cos 75^{\circ }}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}+1\right) }{\frac{\sqrt{2}}{4}\left( \sqrt{3}-1\right) }=\frac{\left( \sqrt{3}+1\right)^{2}}{\left( \sqrt{3}-1\right) \left( \sqrt{3}+1\right) }=\frac{\left( \sqrt{3}+1\right)^{2}}{2}$
Problema 10
$\sen \left( \alpha +\beta \right) +\sen \left( \alpha -\beta \right) =$
$2\sen \beta \cos \alpha$
$2\sen \alpha \sen \beta$
$2\sen \alpha \cos \beta$
$2\cos \alpha \cos \beta$
Solución:
$\sen \left( \alpha +\beta \right) +\sen \left( \alpha -\beta \right) =\sen \alpha \cos \beta +\sen \beta \cos \alpha +\sen \alpha \cos \beta -\sen \beta \cos \alpha$
Entonces $\sen \left( \alpha +\beta \right) +\sen \left( \alpha -\beta \right) =2\sen \alpha \cos \beta$
Problema 11
$\sen \left( \alpha +\beta \right) -\sen \left( \alpha -\beta \right) =$
$2\cos \alpha \sen \beta$
$2\cos \alpha \cos \beta$
$2\sen \alpha \sen \beta$
$2\sen \alpha \cos \beta$
Solución:
$\sen \left( \alpha +\beta \right) -\sen \left( \alpha -\beta \right) =\sen \alpha \cos \beta +\sen \beta \cos \alpha -\left( \sen \alpha \cos \beta-\sen \beta \cos \alpha \right) $
$=2\cos \alpha \sen \beta $
Problema 12
$\cos \left( \alpha +\beta \right) +\cos\left( \alpha -\beta \right) =$
$2\sen \alpha \sen \beta$
$2\cos \alpha \sen \beta$
$2\sen \alpha \cos \beta$
$2\cos \alpha \cos \beta$
Solución:
$\cos \left( \alpha +\beta \right) +\cos \left( \alpha -\beta \right) =\left( \cos \alpha \cos \beta -\sen \alpha \sen \beta \right) +\left( \cos \alpha \cos \beta +\sen \alpha \sen \beta \right) =2\cos \alpha \cos \beta$
Problema 13
$\cos \left( \alpha +\beta \right) -\cos \left( \alpha -\beta \right) =$
$-2\sen \alpha \sen \beta$
$-2\sen \alpha \cos \beta$
$-2\cos \alpha \sen \beta$
$-2\cos \alpha \cos \beta$
Solución:
$\cos \left( \alpha +\beta \right) -\cos \left( \alpha -\beta \right) =\left( \cos \alpha \cos \beta -\sen \alpha \sen \beta \right) -\left( \cos \alpha \cos \beta +\sen \alpha \sen \beta \right) =-2\sen \alpha \sen \beta $
Problema 14
$\frac{\tan \left( \alpha +\beta \right) -\tan \alpha }{1+\tan \left( \alpha +\beta \right) \tan \alpha }=$
$\tan \beta $
$\tan \alpha$
$\cot \beta$
$\cot \alpha $
Solución:
Usando la identidad $\tan (A-B)=\frac{\tan A-\tan B}{1+\tan A\tan B}$, obtenemos
$\frac{\tan \left( \alpha +\beta \right) -\tan \alpha }{1+\tan \left( \alpha +\beta \right) \tan \alpha }=\tan \left[ \left( \alpha +\beta \right) -\alpha \right] =\tan \beta $
Probamos que $\frac{\tan \left( \alpha +\beta \right) -\tan \alpha }{1+\tan \left( \alpha +\beta \right) \tan \alpha }=\tan \beta $
Problema 15
Evalúa la expresión trigonométrica:
$\left( \sen \alpha \cos \beta -\cos \alpha \sen \beta \right)^{2}+\left( \cos \alpha \cos \beta +\sen \alpha \sen \beta \right)^{2}=$
$0$
$1$
$\frac{\sqrt{2}}{2}$
$\frac{\sqrt{2}}{3}$
Solución:
Dado que $\sen \left( \alpha -\beta \right) =\sen \alpha \cos \beta -\cos \alpha \sen \beta $ and $\cos \left( \alpha -\beta \right) =\cos \alpha \cos \beta +\sen \alpha \sen \beta $
Entonces
$\left( \sen \alpha \cos \beta -\cos \alpha \sen \beta \right) ^{2}+\left( \cos \alpha \cos \beta +\sen \alpha \sen \beta \right) ^{2}=\sen ^{2}\left( \alpha -\beta \right) +\cos ^{2}\left( \alpha -\beta \right) =1$
Problema 16
$\cot \left( \alpha +\beta \right) =$
$\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
$\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
$\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
$\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
Solución:
$\cot \left( \alpha +\beta \right) =\frac{1}{\tan \left( \alpha +\beta \right) }=\frac{1-\tan \alpha \tan \beta }{\tan \alpha +\tan \beta }=\frac{1-\frac{1}{\cot \alpha \cot \beta }}{\frac{1}{\cot \alpha }+\frac{1}{\cot \beta }}=\frac{\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \alpha \cot \beta }}{\frac{\cot \beta +\cot \alpha }{\cot \alpha \cot \beta }}=\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
Probamos que $\cot \left( \alpha +\beta \right ) =\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
Problema 17
$\text{cot}\left( \alpha -\beta \right) =$
$\cot \left( \alpha -\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
$\cot \left( \alpha -\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
$\cot \left( \alpha -\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
$\cot \left( \alpha -\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
Solución:
Respuesta: $\cot \left( \alpha -\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
Dado que $\cot \left( -\beta \right) =-\cot \left( \beta \right) $
y, si usamos eso $\cot \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta -1}{\cot \beta +\cot \alpha }$
Entonces $\cot \left( \alpha -\beta \right) =\cot \left[ \alpha +\left( -\beta \right) \right] =\frac{\cot \alpha \cot \left( -\beta \right) -1}{\cot \left( -\beta \right) +\cot \alpha }=\frac{-\cot \alpha \cot \beta -1}{-\cot \beta +\cot \alpha }=\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
Probamos que $\cot \left( \alpha +\beta \right) =\frac{\cot \alpha \cot \beta +1}{\cot \beta -\cot \alpha }$
Problema 18
$\sen \frac{1}{2}\theta =$
$\pm \sqrt{\frac{1+\cos \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1-\cos \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1-\sen \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1+\sen \theta }{2}}$
Solución:
Sabemos que $\cos 2\alpha =\cos^{2}\alpha -\sen ^{2}\alpha =\left( \cos ^{2}\alpha +\sen ^{2}\alpha \right) -2\sen ^{2}\alpha =1-2\sen ^{2}\alpha $,
Sea $\alpha =\frac{1}{2}\theta $.
Entonces, $\cos \theta =1-2\sen ^{2}\frac{1}{2}\theta $
$\sen ^{2}\frac{1}{2}\theta =\frac{1-\cos \theta }{2}$
Entonces
$\sen \frac{1}{2}\theta =\pm \sqrt{\frac{1-\cos \theta }{2}}$
Problema 19
$\cos \frac{1}{2}\theta =$
$\pm \sqrt{\frac{1-\cos \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1+\sen \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1-\sen \theta }{2}}$
$\pm \sqrt{\frac{1+\cos \theta }{2}}$
Solución:
$\cos 2\alpha =\cos^{2}\alpha -\sen^{2}\alpha =\left( \cos^{2}\alpha +\cos^{2}\alpha \right) -\cos^{2}\alpha -\sen ^{2}\alpha =\left( \cos^{2}\alpha +\cos ^{2}\alpha \right) -\left( \cos ^{2}\alpha +\sen^{2}\alpha \right) $
$=2\cos ^{2}\alpha -1$,
Sea $\alpha =\frac{1}{2}\theta $.
$\cos \theta =2\cos ^{2}\frac{1}{2}\theta -1$,then $\cos ^{2}\frac{1}{2}\theta =\frac{1+\cos \theta }{2}$
Entonces $\cos \frac{1}{2}\theta =\pm \sqrt{\frac{1+\cos \theta }{2}}$
Problema 20
$\tan \frac{1}{2}\theta =$
$\frac{\sen \theta }{1-\cos \theta }$
$\frac{\sen \theta }{1+\cos \theta }$
$\frac{\cos \theta }{1+\sen \theta }$
$\frac{\cos \theta }{1-\sen \theta }$
Solución:
$\tan \frac{1}{2}\theta =\frac{\sen \frac{1}{2}\theta }{\cos \frac{1}{2}\theta }=\frac{\pm \sqrt{\frac{1-\cos \theta }{2}}}{\pm \sqrt{\frac{1+\cos \theta }{2}}}=\pm \sqrt{\frac{1-\cos \theta }{1+\cos \theta }}=\pm \sqrt{\frac{\left( 1-\cos \theta \right) \left(1+\cos \theta \right) }{\left( 1+\cos \theta \right) \left( 1+\cos \theta \right) }}=\pm \sqrt{\frac{1-\cos ^{2}\theta }{\left( 1+\cos \theta \right) ^{2}}}=\frac{\sen \theta }{1+\cos \theta }$
Probamos que $\tan \frac{1}{2}\theta =\frac{\sen \theta }{1+\cos \theta }$
Problema 21
¿Cuál de las siguientes identidades trigonométricas es verdadera?
$1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen ^{3}x-\cos ^{3}x}{\sen x+\cos x}$
$1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen ^{3}x+\cos ^{3}x}{\sen x-\cos x}$
$1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen ^{3}x+\cos ^{3}x}{\sen x+\cos x}$
$1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen ^{3}x-\cos ^{3}x}{\sen x-\cos x}$
Solución:
Respuesta: $1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen^{3}x+\cos^{3}x}{\sen x+\cos x}$
Cuando factorizamos el numerador, obtenemos
$\frac{\sen ^{3}x+\cos^{3}x}{\sen x+\cos x}=\frac{\left( \sen x+\cos x\right) \left( \sen^{2}x-\sen x\cos x+\cos ^{2}x\right) }{\sen x+\cos x}=\sen ^{2}x-\sen x\cos x+\cos ^{2}x=$
$=1-\sen x\cos x=1-\frac{1}{2}\left( 2\sen x\cos x\right) =1-\frac{1}{2} \sen 2x$
Probamos que $1-\frac{1}{2}\sen 2x=\frac{\sen^{3}x+\cos ^{3}x}{\sen x+\cos x}$
Problema 22
Simplifica la expresión trigonométrica:
$\sen \left( \theta+30^{\circ }\right) +\cos \left( \theta +60^{\circ}\right)=$
$\sen \theta$
$\cos \theta$
$\tan \theta$
$\cot \theta$
Solución:
Dado que $\sen \left( \theta +30^{\circ }\right) +\cos \left( \theta +60^{\circ }\right) =\left( \sen \theta \cos 30^{\circ }+\cos \theta \sen 30^{\circ}\right) +\left( \cos \theta \cos 60^{\circ }-\sen \theta \sen 60^{\circ}\right) $
Ahora reemplazamos $\cos 30^{\circ },\sen 30^{\circ },\cos 60^{\circ },\sen 60^{\circ }$
$\sen \left( \theta +30^{\circ }\right) +\cos \left( \theta +60^{\circ }\right) =\frac{\sqrt{3}}{2}\sen \theta +\frac{1}{2}\cos \theta +\frac{1}{2}\cos \theta -\frac{\sqrt{3}}{2}\sen \theta =\cos \theta $
Problema 23
$\frac{1-\tan ^{2}\frac{1}{2}x}{1+\tan ^{2}\frac{1}{2}x}=$
$\sen x$
$\cos x$
$\tan x$
$\cot x$
Solución:
$\frac{1-\tan^{2}\frac{1}{2}x}{1+\tan^{2}\frac{1}{2}x}=\frac{1-\frac{\sen ^{2}\frac{1}{2}x}{\cos^{2}\frac{1}{2}x}}{\sec^{2}\frac{1}{2}x}=\frac{\left( 1-\frac{\sen^{2}\frac{1}{2}x}{\cos ^{2}\frac{1}{2}x}\right) \cos^{2}\frac{1}{2}x}{\sec^{2}\frac{1}{2}x\cos ^{2}\frac{1}{2}x}=\cos ^{2}\frac{1}{2}x-\sen^{2}\frac{1}{2}x=\cos x$
Correcto:
Incorrecto:
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