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Demostrar que el mínimo de $\lambda \sin \theta + (1 - \lambda) \cos \theta \le -\dfrac{1}{\sqrt 2}$

Necesito un pequeño empujón para que el acabado de la última parte de este problema.

Express $\lambda \sin \theta + (1 - \lambda) \cos \theta$ en la forma $R \sin (\theta + \phi)$ donde $R(R>0)$ $\tan \phi$ se da en términos de $\lambda$.

Escriba una expresión en términos de $\lambda$ para el valor mínimo de $\lambda \sin \theta + (1 - \lambda) \cos \theta$ $\theta$ varía.

Muestran que, para todos los $\lambda$, este mínimo es menor o igual a $-\dfrac{1}{\sqrt 2}$.

La primera parte de las necesidades de expansión como el $a\cos x + b\sin x$ fórmula.

Vamos, $$ \begin{align} \lambda \sin \theta + (1 - \lambda) \cos \theta &\equiv R \sin (\theta + \phi) \\ &\equiv R[\sin \theta \cos \phi + \cos \theta \sin \phi] \\ &\equiv (R \cos \phi)\sin \theta + (R \sin \phi) \cos \theta \\ &\equiv a \sin \theta + b \cos \theta \end{align} $$

Donde,

$a = R \cos \phi = \lambda$

$b = R \sin \phi = (1 - \lambda)$

$\tan \phi = \dfrac{b}{a} = \dfrac{1 - \lambda}{\lambda}$

$R = \sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1}$

Así, la expresión en términos de $\lambda$ es,

$$\sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1}\Big(\sin (\theta + \phi)\Big)$$

Desde $\sin$ tiene el mínimo valor de $-1$, el valor mínimo de la expresión es $-\sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1}$

Esto es lo más lejos que he conseguido. No entiendo el -$1/\sqrt 2$ parte? Pensé que puede ser la raíz de $\ge$ 0 ayudaría, y traté de problemas que cuadrática, pero no tiene raíces reales. Qué tiene que hacer para demostrar esto?

Gracias por su ayuda!

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CharlesB Puntos 27070

Como por @Aryabhata la sugerencia, la adición de la respuesta de la anterior comentario a cerca de esta pregunta.

La última parte de la pregunta se resuelve,

Muestran que el mínimo de $-\sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1} \le -\dfrac{1}{\sqrt 2}$

$2\lambda^2 - 2\lambda + 1 $ es una parábola cuyo mínimo está en su vértice, $-\dfrac{b}{2a} = \dfrac{-(-2)}{2(2)} = \dfrac{1}{2}$

Y el máximo de $-\sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1}$ $-\dfrac{1}{\sqrt 2}$

Por lo tanto,

$$ -\sqrt {2\lambda^2 - 2\lambda + 1} \le -\dfrac{1}{\sqrt 2} $$

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