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Resuelve la siguiente ecuación cuadrática: $4\tan^2(\theta)x^4-4x^2+1=0$

$$4\tan^2(\theta)x^4-4x^2+1=0$$

Se puede observar que a medida que $\theta$ va a $0$ el término de la izquierda desaparece y $x=\pm \frac{1}{2}$ .

Pero cuando intento resolver esto usando la fórmula cuadrática obtengo:

$$x=\pm \sqrt{\frac{1\pm \sqrt{1-\tan^2(\theta)}}{2\tan^2(\theta)}}$$

En esta expresión como $\theta$ va a $0$ el denominador llega a cero.

Supongo que puede haber una manera de manipular esta expresión de tal manera que como $\theta$ llega a cero $x$ va a $\pm 0.5$ .

¿Cómo podría manipularse esta expresión?

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Meet Taraviya Puntos 106

$$\lim_{\theta\to0}\frac{1-\sqrt{1-\tan^2\theta}}{2\tan^2\theta} = \lim_{\theta\to0}\frac{(1-\sqrt{1-\tan^2\theta})(1+\sqrt{1-\tan^2\theta})}{(2\tan^2\theta)(1+\sqrt{1-\tan^2\theta})} = \lim_{\theta\to0}\frac{\tan^2\theta}{(2\tan^2\theta)(1+\sqrt{1-\tan^2\theta})}=\lim_{\theta\to0}\frac{1}{2(1+\sqrt{1-\tan^2\theta})}=\frac{1}{2}$$

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5xum Puntos 41561

Básicamente, su pregunta puede reformularse como sigue

¿Qué es la $$\lim_{\theta\to 0}\sqrt{\frac{1\pm \sqrt{1-\tan^2(\theta)}}{2\tan^2(\theta)}}$$

Para calcularlo, en primer lugar, puesto que $\sqrt{}$ es una función continua, basta con calcular $$\lim_{\theta\to 0}\frac{1\pm \sqrt{1-\tan^2(\theta)}}{2\tan^2(\theta)}$$ y sacar la raíz cuadrada.


Este límite tiene dos posibilidades distintas:

La primera :

Tomando el signo más hace $$\lim_{\theta\to 0}\frac{1+ \sqrt{1-\tan^2(\theta)}}{2\tan^2(\theta)} = \infty$$

lo que tiene sentido porque, como $\theta$ se hace pequeño pero no cero dos de las raíces de tu polinomio se hacen cada vez más grandes.

El segundo :

Podemos introducir una nueva variable $y=\tan(\theta)$ y obtener

$$\lim_{\theta\to 0}\frac{1- \sqrt{1-\tan^2(\theta)}}{2\tan^2(\theta)} = \lim_{y\to 0} \frac{1-\sqrt{1-y^2}}{2y^2}$$

que puede calcularse fácilmente utilizando L'Hospital o viendo que $$\frac{1-\sqrt{1-y^2}}{2y^2} = \frac{1-\sqrt{1-y^2}}{2y^2}\cdot\frac{1+\sqrt{1-y^2}}{1+\sqrt{1-y^2}} = \frac{1-(1-y^2)}{2y^2(1+\sqrt{1-y^2})} =\\=\frac{y^2}{2y^2(1+\sqrt{1-y^2})} = \frac{1}{2(1+\sqrt{1-y^2})}$$

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