8 votos

Relación entre sumas trigonométricas:$\sum_{n=1}^{44} \cos n^\circ/\sum_{n=1}^{44} \sin n^\circ$

¿Cuál es el valor de esta relación de suma trigonométrica:$$\frac{\displaystyle\sum_{n=1}^{44} \cos n^\circ}{\displaystyle \sum_{n=1}^{44} \sin n^\circ} = \quad ?$ $

La respuesta se da como$$\frac{\displaystyle\sum_{n=1}^{44} \cos n^\circ}{\displaystyle \sum_{n=1}^{44} \sin n^\circ} \approx \displaystyle \frac{\displaystyle\int_{0}^{45}\cos n^\circ dn}{\displaystyle\int_{0}^{45}\sin n^\circ dn} = \sqrt{2}+1$ $

Usando el hecho$$\displaystyle \sum_{n = 1}^{44}\cos\left(\frac{\pi}{180}\cdot n\right)\approx\int_0^{45}\cos\left(\frac{\pi}{180}\cdot x\right)\, dx $ $

Mi pregunta es que no entendí la última línea de esta solución.

Por favor explícame en detalle. Gracias.

11voto

Michael Hardy Puntos 128804

La última línea en el argumento de dar podría decir $$ \sum_{n=1}^{44} \cos\left(\frac{\pi}{180}n\right)\,\Delta n \approx \int_1^{44} \cos n^\circ\, dn. $$ Así, la suma de Riemann se aproxima la integral. El valor de $\Delta n$ en este caso es $1$, y si se tratara de cualquier cosa, sino $1$, todavía cancelar desde el numerador y el denominador.

Quizás lo que no seguir es que el $n^\circ = n\cdot\dfrac{\pi}{180}\text{ radians}$?

La identidad es, en última instancia, se reduce a la conocida tangente de la mitad de ángulo fórmula $$ \frac{\sin\alpha+\sin\beta}{\cos\alpha+\cos\beta}=\tan\frac{\alpha+\beta}{2} $$ y la regla de álgebra, que dice que si $$ \frac a b=\frac c, d, $$ a continuación, este valor es igual a $$ \frac{a+c}{b+d}. $$ Sólo que recorrer un montón de veces, hasta que esté hecho.

Así $$ \frac{\sin1^\circ+\sin44^\circ}{\cos1^\circ+\cos44^\circ} = \tan 22.5^\circ $$ y $$ \frac{\sin2^\circ+\sin43^\circ}{\cos2^\circ+\cos43^\circ} = \tan 22.5^\circ $$ así $$ \frac{\sin1^\circ+\sin2^\circ+\sin43^\circ+\sin44^\circ}{\cos1^\circ+\cos2^\circ+\cos43^\circ+\cos44^\circ} = \tan 22.5^\circ $$ y así sucesivamente.

Ahora echemos un vistazo a $\tan 22.5^\circ$. Si $\alpha=0$, entonces la tangente de la mitad de ángulo fórmula anterior se convierte en $$ \frac{\sin\beta}{1+\cos\beta}=\tan\frac\beta2. $$ Así $$ \tan\frac{45^\circ}{2} = \frac{\sin45^\circ}{1+\cos45^\circ} = \frac{\sqrt{2}/2}{1+(\sqrt{2}/2)} = \frac{\sqrt{2}}{2+\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}+1}. $$ En el último paso hemos dividido la parte superior e inferior por $\sqrt{2}$.

Lo que usted tiene es el recíproco de este.

6voto

Ron Gordon Puntos 96158

Nota: $\cos{n^{\circ}} = \cos{\frac{\pi}{180} n}$

por lo que las sumas anteriores se pueden expresar en términos de series geométricas, es decir,

PS

Esto simplifica a:

PS

que a su vez se convierte en

PS

Buscamos la relación entre la parte real de esta expresión y la parte imaginaria. El resultado es

PS

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X