Mathématiques

Question

Bonjour à tous, j'ai un devoir maison sur la trigonométrie à rendre lundi et je suis complètement perdu. J'aurais éventuellement besoin de votre aide pour répondre aux questions. Merci d'avance
Voici les questions :
1)a)résoudre dans R l'équation 2cos(4x)-1=0
b)Déterminer les mesures principales des solutions

2)On rappelle la relation vraie pour tout réel a: cos(2a)=2cos^2(a)-1
En remarquant que cos(4a)=cos(2(2a),démontrer que:cos(4x)=8cos^4(x)-8cos^2(x)+1

3)Soit P une fonction définie sur R par P(x)=16x^4-16x^2+1
Résoudre l'équation P(x)=0 (On pourra poser X=x^2)

4)démontrer que pour tout réel x, P(x) =2(8x^4-8x^2+1)-1

5) Utiliser les résultats des questions 2 et 4 pour calculer l'image par P de cos(pi/12)

6)déduire de la question 3 la valeur exacte de cos(pi/12)

7) calculer également les images par P de cos(5pi/12), cos(7pi/12) et cos de 11pi/12, puis en deduire les valeurs exactes de ces nombres

Je n'ai pas l'habitude de demander de l'aide mais là je pédale dans la choucroute. Merci d'avance pour votre aide

1 Réponse

  • Bonjour,
    1) Nous allons l'équation suivante:2cos(4x)-1=02cos(4x)=1cos(4x)=1/2
    comme on a:cos(π/3)=1/2 et cos(5π/3)=1/2, on peut écrire:cos(4x)=cos(π/3)=cos(5π/3)Il vient alors les solution:4x=(π/3)+2kπ avec k∈Z4x=(5π/3)+2kπ avec k∈Zdonc:x=(π/12)+(1/2)kπ
    x=(5π/12)+(1/2)kπ
    b) La mesure principale  pour la 1ère solution est telle que:-π≤(π/12)+(1/2)kπ≤π-π≤π((1/2)k+1/12)≤π-1≤1/12+(1/2)k≤1-13/12≤(1/2)k≤11/12-26/12≤k≤22/12-3<k<2 car k∈ZSi k=-2 donc x=(π/12)-π=-11π/12Si k=-1 donc x=(π/12)-(1/2)π=-5π/12Si k=0 donc x=π/12Si k=1 donc x=(π/12)+(1/2)π=7π/12Les mesures principales pour la 2nd solution sont:-π≤(5π/12)+(1/2)kπ≤π-1≤(5/12)+(1/2)k≤1-17/12≤(1/2)k≤7/12-34/12≤k≤14/12-3<k<2 car k∈ZSi k=-2 alors x=(5π/12)-π=-7π/12Si k=-1 alors x=(5π/12)-(1/2)π=-π/12Si k=0 alors x=5π/12Si k=1 alors x=(5π/12)+(1/2)π=11π/12

    2) cos (4x)=cos(2(2x)) car cos(2(2a))=2cos²a-1cos(4x)=2 cos²(2x)-1
    cos(4x)=2(2cos²x-1)²-1 car cos(2(2a))=2cos²a-1cos(4x)=2(4cos⁴x-4cos²x+1)-1cos(4x)=8cos⁴x-4cos²x+2-1cos(4x)=8cos⁴x-8cos²x+1-----> CQFD

    3) Soit l'équation telle que:P(x)=0
    16x⁴-16x²+1=0on pose X=x² donc:16X²-16X+1=0Δ=b²-4ac=(-16)²-4(16)(1)=256-64=192X(1)=(-b-√Δ)/2a=(16-√192)/32=(2-√3)/4X(2)=(-b+√Δ)/2a=(16+√192)/32=(2+√3)/4Comme on a X=x²:x(1)=√(2-√3)/2≈0.259x(2)=-√(2-√3)/2≈-0.259
    x(3)=√(2+√3)/2≈0.966x(4)=-√(2+√3)/2≈-0.966
    4) On part de la relation donnée dans énoncé donc:P(x)=16x⁴-16x²+1P(x)=16x⁴-16x²+1+1-1P(x)=16x⁴-16x²+2-1P(x)=2(8x⁴-8x²+1)-1---->CQFD
    5) P(cos(π/12))=2(8cos⁴(π/12)-8cos²(π/12)+1)-1Comme on a cos(4x)=8cos⁴x-8cos²x+1 donc:P(cos(π/12))=2(cos(4×π/12))-1P(cos(π/12)=2cos(π/3)-1P(cos(π/2)=2×(1/2)-1 car cos(π/3)=1/2P(cos(π/12)=1-1P(cos(π/12)=0
    6) Par 3, on a donc le cos(π/12) qui est une des 4 solutions trouvées. Sur le cercle trigonométrique, l'angle π/12 est dans le cadran 1 et très proche de l'angle 0 et π dont le cosinus est 1 donc le cos(π/12) est proche de 1 donc on déduit alors facilement que:cos(π/12)=√(2+√3)/2
    7) P(cos(5π/12))=2(8cos⁴(5π/12)-8cos²(5π/12)+1)-1P(cos(5π/12))=2(cos(4×5π/12))-1P(cos(5π/12))=2(cos(5π/3))-1P(cos(5π/12))=1-1P(cos(5π/12))=0(5π/12) est dans le cadran 1, donc son cosinus est positif,  très proche de (pi/2) dont la valeur du cosinus est 0. La question 3 nous donne alors la solution:cos(5π/12)=√(2-√3)/2
    P(cos(7π/12))=2(8cos⁴(7π/12)-8cos²(7π/12)+1)-1P(cos(7π/12))=2(cos(4×7π/12))-1P(cos(7π/12))=2(cos(7π/3))-1P(7π/12)=2(cos(7π/3-2π))P(cos(7π/12))=1-1P(cos(7π/12))=0(7π/12) se situe dans le cadran II, donc son cosinus est négatif, très proche de π/2, son cosinus sera très proche de 0 mais négatif, on déduit de 3 que:cos(7π/12)=x(2)=-√(2-√3)/2
    P(cos(11π/12))=2(8cos⁴(11π/12)-8cos²(11π/12)+1)-1P(cos(11π/12))=2(cos(4×11π/12))-1P(cos(11π/12))=2(cos(11π/3))-1P(11π/12)=2(cos(11π/3-2π))P(cos(11π/12))=1-1P(cos(11π/12))=0(11π/12) se situe dans le cadran III, donc son cosinus est négatif, proche de π donc son cosinus est proche de -1, on déduit alors de 3 que:cos(11π/12)=-√(2+√3)/2















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