Question Number 123337 by aurpeyz last updated on 25/Nov/20 | ||
$${find}\:{the}\:{maximum}\:{and}\:{minimum} \\ $$ $${values}\:{of}\:\mathrm{2}{cos}\mathrm{2}{x}−{cos}\mathrm{4}{x}\:{in}\:{the}\:{range} \\ $$ $$\mathrm{0}<{x}<\pi.\:{sketch}\:{the}\:{curve} \\ $$ | ||
Commented bybemath last updated on 25/Nov/20 | ||
$${max}\:=\:\mathrm{1}.\mathrm{5}\:;\:{min}\:=\:−\mathrm{3}\: \\ $$ $${range}\:\Rightarrow\:−\mathrm{3}\leqslant{y}\leqslant\mathrm{1}.\mathrm{5} \\ $$ | ||
Commented bybemath last updated on 25/Nov/20 | ||
Commented byaurpeyz last updated on 25/Nov/20 | ||
$${thanks} \\ $$ | ||
Commented byaurpeyz last updated on 25/Nov/20 | ||
$${pls}\:{explain}\:{how}\:{you}\:{got}\:{min}=−\mathrm{3}.\: \\ $$ $${i}\:{tried}\:{so}\:{hard}\:{but}\:{couldnt} \\ $$ | ||
Commented bybemath last updated on 25/Nov/20 | ||
$${let}\:\emptyset\left({x}\right)=\mathrm{2cos}\:\mathrm{2}{x}−\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\: \\ $$ $$\emptyset\left({x}\right)=\mathrm{2cos}\:\mathrm{2}{x}−\left(\mathrm{2cos}\:^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}−\mathrm{1}\right) \\ $$ $$\emptyset\left({x}\right)=−\mathrm{2cos}\:^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}+\mathrm{2cos}\:\mathrm{2}{x}+\mathrm{1} \\ $$ $$\emptyset\left({x}\right)\:=\:−\mathrm{2}\left(\mathrm{cos}\:^{\mathrm{2}} \mathrm{2}{x}−\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}\right)+\mathrm{1} \\ $$ $$\emptyset\left({x}\right)=−\mathrm{2}\left[\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} −\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right]+\mathrm{1} \\ $$ $$\emptyset\left({x}\right)=−\mathrm{2}\left(\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$ $$\rightarrow\begin{cases}{{max}\:{when}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}\\{{min}\:{when}\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}=−\mathrm{1}}\end{cases} \\ $$ | ||
Commented byMJS_new last updated on 25/Nov/20 | ||
$$\mathrm{cos}\:\mathrm{2}{x}\:=−\mathrm{1}+\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \:{x} \\ $$ $$\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\:=−\mathrm{1}+\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \:\mathrm{2}{x}\:= \\ $$ $$\:\:\:\:\:=−\mathrm{1}+\mathrm{2}\left(−\mathrm{1}+\mathrm{2cos}^{\mathrm{2}} \:{x}\right)^{\mathrm{2}} = \\ $$ $$\:\:\:\:\:=\mathrm{1}−\mathrm{8cos}^{\mathrm{2}} \:{x}\:+\mathrm{8cos}^{\mathrm{4}} \:{x} \\ $$ $$\Rightarrow\mathrm{2cos}\:\mathrm{2}{x}\:−\mathrm{cos}\:\mathrm{4}{x}\:= \\ $$ $$\:\:\:\:\:=−\mathrm{3}+\mathrm{12cos}^{\mathrm{2}} \:{x}\:−\mathrm{8cos}^{\mathrm{4}} \:{x}\:={f}\left({x}\right) \\ $$ $$\mathrm{we}\:\mathrm{can}\:\mathrm{always}\:\mathrm{use} \\ $$ $${t}=\mathrm{tan}\:\frac{{x}}{\mathrm{2}}\:\Leftrightarrow\:{x}=\mathrm{2arctan}\:{t} \\ $$ $$\Rightarrow\:\mathrm{sin}\:{x}\:=\frac{\mathrm{2}{t}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}\wedge\mathrm{cos}\:{x}\:=−\frac{{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}} \\ $$ $$\Rightarrow\:−\mathrm{3}+\mathrm{12cos}^{\mathrm{2}} \:{x}\:−\mathrm{8cos}^{\mathrm{4}} \:{x}\:= \\ $$ $$=\frac{{t}^{\mathrm{8}} +\mathrm{20}{t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{90}{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{20}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}{\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{4}} }={g}\left({t}\right) \\ $$ $$\frac{{dg}}{{dt}}=\mathrm{0} \\ $$ $$−\mathrm{32}\frac{{t}\left({t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{15}{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{15}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)}{\left({t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)^{\mathrm{5}} }=\mathrm{0} \\ $$ $${t}\left({t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{15}{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{15}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)=\mathrm{0} \\ $$ $${t}_{\mathrm{1}} =\mathrm{0} \\ $$ $${t}^{\mathrm{6}} −\mathrm{15}{t}^{\mathrm{4}} +\mathrm{15}{t}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$ $$\mathrm{trying}\:\mathrm{factors}\:\mathrm{of}\:−\mathrm{1}\:\Rightarrow\:{t}_{\mathrm{2},\:\mathrm{3}} =\pm\mathrm{1} \\ $$ $${t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{14}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$ $$\Rightarrow\:{t}^{\mathrm{2}} =\mathrm{7}\pm\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$ $$\Rightarrow\:{t}=\pm\sqrt{\mathrm{7}\pm\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}}=\pm\left(\mathrm{2}\pm\sqrt{\mathrm{3}}\right) \\ $$ $$\mathrm{now}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$ $${t}\in\left\{−\mathrm{2}−\sqrt{\mathrm{3}},\:−\mathrm{1},\:−\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{3}},\:\mathrm{0},\:\mathrm{2}−\sqrt{\mathrm{3}},\:\mathrm{1},\:\mathrm{2}+\sqrt{\mathrm{3}}\right\} \\ $$ $$\mathrm{now}\:{t}=\mathrm{tan}\:\frac{{x}}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:{x}=\mathrm{2}{n}\pi+\mathrm{2arctan}\:{t} \\ $$ $$\mathrm{for}\:\mathrm{0}<{x}<\pi\:\mathrm{we}\:\mathrm{get} \\ $$ $$\left({x}=\mathrm{0}\vee{x}=\pi\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)=\mathrm{1}\right) \\ $$ $${x}=\frac{\pi}{\mathrm{6}}\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$ $${x}=\frac{\pi}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)=−\mathrm{3} \\ $$ $${x}=\frac{\mathrm{5}\pi}{\mathrm{6}}\:\Rightarrow\:{f}\left({x}\right)=\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$ $$\Rightarrow\:\mathrm{minimum}\:\mathrm{is}\:−\mathrm{3}\:\mathrm{and}\:\mathrm{maximum}\:\mathrm{is}\:\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}} \\ $$ | ||