Question Number 56498 by kelly33 last updated on 17/Mar/19
$${It}\:{is}\:{known}\:{that}\:\mathrm{5}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}}.\:\:{cos}\alpha=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$${calculate}\:\:{sin}\mathrm{2}\alpha \\ $$$$ \\ $$
Commented by kelly33 last updated on 17/Mar/19
$${please}\:{help}\:{me} \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 17/Mar/19
$${sin}\mathrm{2}\alpha=\mathrm{2}{sin}\alpha{cos}\alpha \\ $$$$ \\ $$$${ignoring}\:{sign}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:{sin}\alpha=\frac{\sqrt{\mathrm{15}}}{\mathrm{4}} \\ $$$${now}\:\:\:\mathrm{5}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}} \\ $$$${so}\:\:\:\:\:\:\mathrm{10}\pi<\mathrm{2}\alpha<\mathrm{13}\pi \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left(\mathrm{5}×\mathrm{2}\pi\right)<\mathrm{2}\alpha<\left(\mathrm{6}×\mathrm{2}\pi+\pi\right) \\ $$$${so}\:\mathrm{2}\alpha\:{lies}\:{in}\:{second}\:{quadrant} \\ $$$${so}\:{sin}\mathrm{2}\alpha=\mathrm{2}×\frac{\sqrt{\mathrm{15}}}{\mathrm{4}}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}=\frac{\sqrt{\mathrm{15}}}{\mathrm{8}} \\ $$$${i}\:{think}\:{question}\:{itself}\:{has}\:{some}\:{error}.. \\ $$$$\:\:\:\boldsymbol{{it}}\:\boldsymbol{{shoud}}\:\boldsymbol{{be}}\:\mathrm{6}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}} \\ $$
Commented by MJS last updated on 17/Mar/19
$$\mathrm{cos}\:\alpha\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:\Rightarrow\:\alpha=\mathrm{2}\pi{n}\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\mathrm{5}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:\alpha=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{sin}\:\mathrm{2}\alpha\:=\frac{\sqrt{\mathrm{15}}}{\mathrm{8}} \\ $$
Commented by kelly33 last updated on 18/Mar/19
$$\alpha=\mathrm{2}\pi{n}\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+{arcsin}\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$${where}\:{did}\:{this}\:{formula}\:{come}\:{from}? \\ $$
Commented by MJS last updated on 19/Mar/19
$$\mathrm{arccos}\:\left(−{x}\right)\:=\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:{x}\right) \\ $$$$\mathrm{this}\:\mathrm{should}\:\mathrm{be}\:\mathrm{clear}… \\ $$$$\mathrm{but}\:\mathrm{cos}\:\alpha\:\mathrm{has}\:\mathrm{a}\:\mathrm{period}\:\mathrm{of}\:\mathrm{2}\pi \\ $$$$\mathrm{cos}\:\alpha\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{cos}\:\left(\alpha+\mathrm{2}\pi{n}\right)\:=−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}};\:{n}\in\mathbb{Z} \\ $$$$\alpha+\mathrm{2}\pi{n}=\mathrm{arccos}\:\left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\alpha+\mathrm{2}\pi{n}=\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\alpha=−\mathrm{2}\pi{n}\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\:\mathrm{but}\:{n}\in\mathbb{Z}\:\Rightarrow \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{write} \\ $$$$\alpha=\mathrm{2}\pi{n}\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$
Commented by kelly33 last updated on 19/Mar/19
$${thank}\:{sr} \\ $$
Commented by kelly33 last updated on 19/Mar/19
$${Sorry},\:{you}\:{can}\:{explain}\:{how}\:{it}'{s}\:{here}… \\ $$$$\mathrm{5}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:\alpha=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$${come}\:{to}\:{the}\:{final}\:{result}? \\ $$$$ \\ $$$${And}\:{where}\:{this}\:{valued}\:{has}\:{emerged}? \\ $$$$\alpha=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$
Commented by kelly33 last updated on 19/Mar/19
$${Sorry},\:{you}\:{can}\:{explain}\:{how}\:{it}'{s}\:{here}… \\ $$$$\mathrm{5}\pi<\alpha<\frac{\mathrm{13}\pi}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:\alpha=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$${come}\:{to}\:{the}\:{final}\:{result}? \\ $$$$ \\ $$$${And}\:{where}\:{this}\:{valued}\:{has}\:{emerged}? \\ $$$$\alpha=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$
Commented by MJS last updated on 19/Mar/19
$$\mathrm{general}\:\mathrm{result}: \\ $$$$\alpha=\mathrm{2}\pi{n}\pm\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\mathrm{now}\:\mathrm{we}\:\mathrm{must}\:\mathrm{test}\:\mathrm{which}\:{n}\in\mathbb{Z}\:\mathrm{makes}\:\alpha\:\mathrm{fit} \\ $$$$\mathrm{into}\:\mathrm{the}\:\mathrm{interval}. \\ $$$$\alpha_{{n}} ^{−} =\mathrm{2}\pi{n}−\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\alpha_{{n}} ^{+} =\mathrm{2}\pi{n}+\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$$$\left.\right]\mathrm{5}\pi;\frac{\mathrm{13}}{\mathrm{2}}\pi\left[\:\approx\:\right]\mathrm{15}.\mathrm{708};\:\mathrm{20}.\mathrm{420}\left[\right. \\ $$$$\alpha_{\mathrm{3}} ^{−} \approx\mathrm{17}.\mathrm{026}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{only}\:\mathrm{one}\:\mathrm{to}\:\mathrm{fit} \\ $$$$\Rightarrow\:\alpha=\mathrm{6}\pi−\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}+\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)=\frac{\mathrm{11}\pi}{\mathrm{2}}−\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}} \\ $$$$\mathrm{sin}\:\mathrm{2}\alpha\:=\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{11}\pi−\mathrm{2arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\:= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{because}\:\mathrm{of}\:\mathrm{period}\:\mathrm{2}\pi:\:\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{11}\pi−\theta\right)\:=\mathrm{sin}\:\theta\right] \\ $$$$=\mathrm{sin}\:\left(\mathrm{2arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\:= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{sin}\:\mathrm{2}\theta\:=\mathrm{2sin}\:\theta\:\mathrm{cos}\:\theta\right] \\ $$$$=\mathrm{2}\left(\mathrm{sin}\:\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)= \\ $$$$=\mathrm{2}×\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}×\mathrm{cos}\:\mathrm{arcsin}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:= \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[\mathrm{cos}\:\mathrm{arcsin}\:{t}\:=\mathrm{sin}\:\mathrm{arcsin}\:{t}\:=\sqrt{\mathrm{1}−{t}^{\mathrm{2}} }\right] \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\sqrt{\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{16}}}=\frac{\sqrt{\mathrm{15}}}{\mathrm{8}} \\ $$