Question Number 6715 by Tawakalitu. last updated on 15/Jul/16
$${Solve}\:{the}\:{following}\:{equation}\:{for}\:\mathrm{0}\:<\:\Theta\:<\:\mathrm{360}^{{o}} \\ $$$${cosx}\:+\:{cos}\mathrm{3}{x}\:+\:{cos}\mathrm{5}{x}\:+\:{cos}\mathrm{7}{x}\:=\:\mathrm{0} \\ $$
Answered by Yozzii last updated on 16/Jul/16
$${We}\:{know}\:{the}\:{identity}\:{cosa}+{cosb}=\mathrm{2}{cos}\frac{{a}+{b}}{\mathrm{2}}{cos}\frac{{a}−{b}}{\mathrm{2}}\:{for}\:{a},{b}\in\mathbb{R}….\left(\mathrm{1}\right) \\ $$$${Let}\:{u}={cosx}+{cos}\mathrm{3}{x}+{cos}\mathrm{5}{x}+{cos}\mathrm{7}{x}. \\ $$$${From}\:\left(\mathrm{1}\right): \\ $$$${cosx}+{cos}\mathrm{7}{x}=\mathrm{2}{cos}\mathrm{4}{xcos}\mathrm{3}{x} \\ $$$${cos}\mathrm{5}{x}+{cos}\mathrm{3}{x}=\mathrm{2}{cos}\mathrm{4}{xcosx} \\ $$$$ \\ $$$$\therefore{u}=\mathrm{2}{cos}\mathrm{4}{x}\left({cos}\mathrm{3}{x}+{cosx}\right) \\ $$$${u}=\mathrm{2}{cos}\mathrm{4}{x}\left(\mathrm{2}{cos}\mathrm{2}{xcosx}\right) \\ $$$${u}=\mathrm{4}{cosxcos}\mathrm{2}{xcos}\mathrm{4}{x}. \\ $$$${u}=\mathrm{0}\Rightarrow{cosxcos}\mathrm{2}{xcos}\mathrm{4}{x}=\mathrm{0}…..\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:{is}\:{true}\:{if}\: \\ $$$$\left({i}\right)\:{cosx}=\mathrm{0}\Rightarrow{x}=\mathrm{2}{n}\pi\pm\mathrm{0}.\mathrm{5}\pi\:\:\:\left({n}\in\mathbb{Z}\right) \\ $$$${or} \\ $$$$\left({ii}\right)\:{cos}\mathrm{2}{x}=\mathrm{0}\Rightarrow{x}={m}\pi\pm\mathrm{0}.\mathrm{25}\pi\:\:\:\left({m}\in\mathbb{Z}\right) \\ $$$${or} \\ $$$$\left({iii}\right)\:{cos}\mathrm{4}{x}=\mathrm{0}\Rightarrow{x}=\mathrm{0}.\mathrm{5}{k}\pi\pm\mathrm{0}.\mathrm{125}\pi\:\:\left({k}\in\mathbb{Z}\right) \\ $$$$−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− \\ $$$${Since}\:{x}\in\left[\mathrm{0},\mathrm{2}\pi\right],\:\left({i}\right)\:{gives}\:{x}=\mathrm{0}.\mathrm{5}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{5}\pi; \\ $$$$\left({ii}\right)\:{gives}\:{x}=\mathrm{0}.\mathrm{25}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{75}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{25}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{75}\pi; \\ $$$$\:{and}\:\left({iii}\right)\:{gives}\:{x}=\mathrm{0}.\mathrm{125}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{625}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{375}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{875}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{125}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{375}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{625}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{875}\pi \\ $$$$−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− \\ $$$${In}\:{summary},\:{the}\:{solution}\:{set}\:{for}\:{u}=\mathrm{0}\:{is} \\ $$$$\left\{\mathrm{0}.\mathrm{125}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{25}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{375}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{5}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{625}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{75}\pi,\mathrm{0}.\mathrm{875}\pi,\right. \\ $$$$\left.\mathrm{1}.\mathrm{125}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{25}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{375}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{5}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{625}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{75}\pi,\mathrm{1}.\mathrm{875}\pi\right\} \\ $$
Commented by Tawakalitu. last updated on 16/Jul/16
$${Thanks}\:{so}\:{much} \\ $$