Question Number 198249 by liuxinnan last updated on 15/Oct/23
$${if}\:\:{sin}\left({x}+\varphi\right)+{cos}\mathrm{2}{x}\leqslant\sqrt{\mathrm{3}\:}\: \\ $$$$\varphi=? \\ $$
Commented by Frix last updated on 16/Oct/23
$$\mathrm{I}\:\mathrm{get}\:\mathrm{one}\:\mathrm{solution} \\ $$$$\varphi=\frac{\pi}{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{sin}^{−\mathrm{1}} \:\frac{\left(\mathrm{7}\sqrt{\mathrm{7}}−\mathrm{19}\right)\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{9}} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{maximum}\:\left(\mathrm{sin}\:\left({x}+\varphi\right)\:+\mathrm{cos}\:\left(\mathrm{2}{x}\right)\right)\:=\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\mathrm{at}\:{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \:\frac{\left(\sqrt{\mathrm{7}}−\mathrm{1}\right)\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\left[{x}\approx.\mathrm{158499811256}\wedge\varphi\approx.\mathrm{739169245092}\right] \\ $$
Commented by mr W last updated on 17/Oct/23
$${i}'{m}\:{interested}\:{what}\:{your}\:{method}\:{is}. \\ $$$${similar}\:{to}\:{my}\:{solution}\:{below}\:{or}\: \\ $$$${quite}\:{different}? \\ $$
Commented by Frix last updated on 17/Oct/23
$$\mathrm{I}\:\mathrm{don}'\mathrm{t}\:\mathrm{yet}\:\mathrm{understand}\:\mathrm{why}\:\mathrm{my}\:\mathrm{method} \\ $$$$\mathrm{works}.\:\mathrm{I}\:\mathrm{solved}\:\mathrm{the}\:\mathrm{given}\:\mathrm{equation}\:\mathrm{for}\:\varphi. \\ $$$$\mathrm{You}\:\mathrm{get}\:\mathrm{the}\:\mathrm{function}\:\varphi\left({x}\right).\:\mathrm{While}\:\mathrm{inserting} \\ $$$$\mathrm{different}\:\mathrm{values}\:\mathrm{of}\:{x}\:\mathrm{I}\:\mathrm{found}\:\mathrm{min}\:\left(\varphi\left({x}\right)\right) \\ $$$$\mathrm{gives}\:\mathrm{the}\:\mathrm{searched}\:\mathrm{value}. \\ $$
Commented by mr W last updated on 17/Oct/23
$${thanks}! \\ $$
Answered by mr W last updated on 16/Oct/23
$${f}\left({x}\right)=\mathrm{sin}\:\left({x}+\varphi\right)+\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}=\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$$${f}'\left({x}\right)=\mathrm{cos}\:\left({x}+\varphi\right)−\mathrm{2}\:\mathrm{sin}\:\mathrm{2}{x}=\mathrm{0} \\ $$$$\left(\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{2}\:\mathrm{sin}\:\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{3}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}+\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{2}{x}+\mathrm{4}\:\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{2}{x}=\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{3}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}+\mathrm{3}\left(\mathrm{1}−\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{2}{x}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{3}\:\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{2}{x}+\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}−\mathrm{6}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}=\frac{\sqrt{\mathrm{21}}−\sqrt{\mathrm{3}}}{\mathrm{3}}\:\Rightarrow{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \frac{\sqrt{\mathrm{21}}−\sqrt{\mathrm{3}}}{\:\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{cos}\:\left({x}+\varphi\right)=\mathrm{2}×\sqrt{\mathrm{1}−\left(\frac{\sqrt{\mathrm{21}}−\sqrt{\mathrm{3}}}{\:\mathrm{3}}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{7}}−\mathrm{15}}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\Rightarrow\varphi=\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{7}}−\mathrm{15}}}{\mathrm{3}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \frac{\sqrt{\mathrm{21}}−\sqrt{\mathrm{3}}}{\:\mathrm{3}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\approx\mathrm{0}.\mathrm{7391692451} \\ $$