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(4) \( \frac{\sin \theta \cos \theta}{1+\cos \theta}=\frac{1-\cos \theta}{\tan \theta} \)

Ask by Turnbull West. in South Africa
Feb 25,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The solution to the equation is all angles \( \theta \) except those where \( \theta \) is an odd multiple of \( \frac{\pi}{2} \).

Solución

Solve the equation \( \frac{\sin \theta \cos \theta}{1+\cos \theta}=\frac{1-\cos \theta}{\tan \theta} \). Solve the equation by following steps: - step0: Solve for \(\theta\): \(\frac{\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)}{1+\cos\left(\theta \right)}=\frac{1-\cos\left(\theta \right)}{\tan\left(\theta \right)}\) - step1: Find the domain: \(\frac{\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)}{1+\cos\left(\theta \right)}=\frac{1-\cos\left(\theta \right)}{\tan\left(\theta \right)},\theta \neq \frac{k\pi }{2},k \in \mathbb{Z}\) - step2: Rewrite the expression: \(\frac{\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)}{1+\cos\left(\theta \right)}=\frac{1-\cos\left(\theta \right)}{\frac{\sin\left(\theta \right)}{\cos\left(\theta \right)}}\) - step3: Simplify the expression: \(\frac{\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)}{1+\cos\left(\theta \right)}=\frac{\left(1-\cos\left(\theta \right)\right)\cos\left(\theta \right)}{\sin\left(\theta \right)}\) - step4: Expand the expression: \(\frac{\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)}{1+\cos\left(\theta \right)}=\frac{\cos\left(\theta \right)-\cos^{2}\left(\theta \right)}{\sin\left(\theta \right)}\) - step5: Cross multiply: \(\sin\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)\sin\left(\theta \right)=\left(1+\cos\left(\theta \right)\right)\left(\cos\left(\theta \right)-\cos^{2}\left(\theta \right)\right)\) - step6: Simplify the equation: \(\sin^{2}\left(\theta \right)\cos\left(\theta \right)=\left(1+\cos\left(\theta \right)\right)\left(\cos\left(\theta \right)-\cos^{2}\left(\theta \right)\right)\) - step7: Rewrite the expression: \(\cos\left(\theta \right)-\cos^{3}\left(\theta \right)=\cos\left(\theta \right)-\cos^{3}\left(\theta \right)\) - step8: Cancel equal terms: \(0=0\) - step9: The statement is true: \(\theta \in \mathbb{R}\) - step10: Check if the solution is in the defined range: \(\theta \in \mathbb{R},\theta \neq \frac{k\pi }{2},k \in \mathbb{Z}\) - step11: Find the intersection: \(\theta \neq \frac{k\pi }{2},k \in \mathbb{Z}\) The solution to the equation \( \frac{\sin \theta \cos \theta}{1+\cos \theta}=\frac{1-\cos \theta}{\tan \theta} \) is \( \theta \neq \frac{k\pi}{2}, k \in \mathbb{Z} \).

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Bonus Knowledge

To solve the equation \( \frac{\sin \theta \cos \theta}{1+\cos \theta}=\frac{1-\cos \theta}{\tan \theta} \), we can clarify it step-by-step: First, recall that \( \tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta} \). Thus, we can rewrite the right-hand side: \[ \frac{1 - \cos \theta}{\tan \theta} = \frac{1 - \cos \theta}{\frac{\sin \theta}{\cos \theta}} = \frac{(1 - \cos \theta) \cos \theta}{\sin \theta} \] Now the equation becomes: \[ \frac{\sin \theta \cos \theta}{1+\cos \theta} = \frac{(1 - \cos \theta) \cos \theta}{\sin \theta} \] Cross-multiplying gives us: \[ \sin^2 \theta \cos \theta = (1 - \cos \theta)(1 + \cos \theta) = 1 - \cos^2 \theta = \sin^2 \theta \] So we have: \[ \sin^2 \theta \cos \theta = \sin^2 \theta \] Assuming \( \sin^2 \theta \neq 0 \) (otherwise \( \theta = n\pi \) for \( n \in \mathbb{Z} \)), we can safely divide both sides by \( \sin^2 \theta \): \[ \cos \theta = 1 \] This means: \[ \theta = 2n\pi \quad (n \in \mathbb{Z}) \] Thus, the complete solution to the equation is \( \theta = 2n\pi \) for any integer \( n \). So, the solutions are \( \theta = 0, 2\pi, 4\pi, \ldots \) and so on.

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