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b) \( \cos ^{2} \theta+2 \sin 2 \theta+3 \sin ^{2} \theta= \)

Ask by Gardner Edwards. in South Africa
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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The simplified form of the expression is \(1 + 2\sin^{2}\theta + 2\sin2\theta\) or \(2 + 2\sin2\theta - \cos2\theta\).

Solución

1. Rewrite the expression using the Pythagorean identity: \[ \cos^{2}\theta + 3\sin^{2}\theta = (1-\sin^{2}\theta) + 3\sin^{2}\theta = 1+2\sin^{2}\theta\,. \] 2. Substitute back in the original expression: \[ \cos^{2}\theta+2\sin2\theta+3\sin^{2}\theta = 1+2\sin^{2}\theta+2\sin2\theta\,. \] 3. Alternatively, express \(\sin^{2}\theta\) in terms of a double angle: \[ \sin^{2}\theta = \frac{1-\cos2\theta}{2}\,, \] so that \[ 2\sin^{2}\theta = 1-\cos2\theta\,. \] 4. Substitute this into the expression: \[ 1+2\sin2\theta+1-\cos2\theta = 2+2\sin2\theta-\cos2\theta\,. \] The simplified form of the given expression is either \[ 1+2\sin^{2}\theta+2\sin2\theta \quad \text{or} \quad 2+2\sin2\theta-\cos2\theta\,. \]

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To solve the equation \( \cos ^{2} \theta + 2 \sin 2 \theta + 3 \sin ^{2} \theta \), we can first remember that \( \sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta \). Substituting that in gives us: \[ \cos^{2} \theta + 2 (2 \sin \theta \cos \theta) + 3 \sin^{2} \theta = \cos^{2} \theta + 4 \sin \theta \cos \theta + 3 \sin^{2} \theta. \] Now we can also use the Pythagorean identity, where \( \sin^{2} \theta = 1 - \cos^{2} \theta \). Substituting \( \sin^{2} \theta \) into the equation results in: \[ \cos^{2} \theta + 4 \sin \theta \cos \theta + 3(1 - \cos^{2} \theta) = \cos^{2} \theta + 4 \sin \theta \cos \theta + 3 - 3\cos^{2} \theta. \] Combining like terms gives: \[ -2\cos^{2} \theta + 4\sin \theta \cos \theta + 3. \] This is the simplified expression for \( \cos ^{2} \theta + 2 \sin 2 \theta + 3 \sin ^{2} \theta \).

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