Équation avec sinus/cosinus
Le deuxième exercice de trigonométrie que je n'arrive pas à résoudre est le suivant.
Je devais exprimer "le plus simplement possible" en fonction de $t = \tan( \frac{x}{2})$, et sous conditions d'existence, la fraction suivante : $\displaystyle \frac{\cos(x) - 3 \sin(x) + 3}{3 \cos(x) - \sin(x) +1}$.
Exprimer simplement en fonction de $t$, c'est réglé. Maintenant, il faut que je détermine quand elle est définie, donc je dois résoudre l'équation $3 \cos(x) - \sin(x) +1 = 0$ sur $\mathbb{R}$.
Je n'ai pas la moindre idée comment résoudre ça. J'ai essayé de passer par les formes exponentielles, mais ça n'a rien donné que je sache exploiter. Un indice ?
Je devais exprimer "le plus simplement possible" en fonction de $t = \tan( \frac{x}{2})$, et sous conditions d'existence, la fraction suivante : $\displaystyle \frac{\cos(x) - 3 \sin(x) + 3}{3 \cos(x) - \sin(x) +1}$.
Exprimer simplement en fonction de $t$, c'est réglé. Maintenant, il faut que je détermine quand elle est définie, donc je dois résoudre l'équation $3 \cos(x) - \sin(x) +1 = 0$ sur $\mathbb{R}$.
Je n'ai pas la moindre idée comment résoudre ça. J'ai essayé de passer par les formes exponentielles, mais ça n'a rien donné que je sache exploiter. Un indice ?
Réponses
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Bonjour.
$3\cos(x)-\sin(x) = A\cos(x+\varphi)$ et on peut calculer $A$ et $\varphi$ ; puis on résout $A\cos(x+\varphi)=-1$.
Cordialement.
NB : Tu peux aussi passer par la forme en $t$, si elle est plus simple. -
Un conseil : utilise la forme obtenue en fonction de $t$.
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Vu ce que tu dis, tu as obtenu une fraction rationnelle en $t$, tu n'as qu'à regarder quand le dénominateur s'annule en fonction de $t$ !
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Je vais essayer de la refaire vite-fait.
$\displaystyle \frac{\cos(x) - 3 \sin(x) +3}{3\cos(x) - \sin(x) + 1} = \frac{\frac{1 - t^2}{1 + t^2} -3 \frac{2t}{1+t^2}+3}{3 \frac{1-t^2}{1+t^2} - \frac{2t}{1+t^2} +1} = \frac{1-t^2 - 6t + 3 + 3t^2}{3 - 3t^2 - 2t + 1 + t^2} = \frac{2t^2 - 6t + 4}{-2t^2 - 2t + 4} = \frac{-t^2 + 3t -2}{t^2 + t - 2} = \frac{-(t^2 - 3t +2)}{t^2 + t - 2}$.
Et ça, ça donne $\displaystyle \frac{(t-1)(t-2)}{(t-1)(t+2)} = \frac{t-2}{t+2}$, qui est donc défini quand $t = \tan(\displaystyle \frac{x}{2}) \neq -2 = \tan(\arctan(-2))$, ce qui donne :
$\displaystyle \frac{x}{2} \neq \arctan(-2) + k \pi$, avec $k \in \mathbb{Z}$. Donc $x \neq 2(\arctan(-2) + k \pi)$.
On a même $\arctan(-2) = -\arctan(2)$ et ça me donne exactement ce que dit WolframAlpha. Merci :-) -
Attention quand même aux simplifications.
L'expression $\frac{t-1}{t-1}$ n'est égale à 1 que si $t$ est différent de 1.
La fraction de départ n'est pas définie pour $x=\frac\pi2\pmod{2\pi}$, même si on peut faire un prolongement par continuité.
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Bonjour!
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