Pregunta
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Solve the equation on the interval \( 0 \leq \theta<2 \pi \). \( 2 \cos (2 \theta)=6 \cos \theta-4 \) Select the correct choice below and fill in any answer boxes in your choice. A. \( \theta=\{ \} \) radians (Simplify your answer. Type an exact answer, using \( \pi \) as needed. Type your answer in radians. Use integers or fractions for any numbers in the expression. Use a comma to separate answers as needed.) B. There is no solution on this interval.

Ask by Joseph Horton. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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\( \theta = 0, \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \) radians

Solución

To solve the equation \( 2 \cos (2 \theta) = 6 \cos \theta - 4 \) on the interval \( 0 \leq \theta < 2\pi \), follow these steps: 1. **Use the double-angle identity for cosine:** \[ \cos(2\theta) = 2\cos^2\theta - 1 \] Substitute this into the original equation: \[ 2(2\cos^2\theta - 1) = 6\cos\theta - 4 \] Simplify: \[ 4\cos^2\theta - 2 = 6\cos\theta - 4 \] \[ 4\cos^2\theta - 6\cos\theta + 2 = 0 \] 2. **Solve the quadratic equation in terms of \( \cos\theta \):** \[ 4x^2 - 6x + 2 = 0 \quad \text{where} \quad x = \cos\theta \] Using the quadratic formula: \[ x = \frac{6 \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 2}}{2 \cdot 4} = \frac{6 \pm \sqrt{36 - 32}}{8} = \frac{6 \pm 2}{8} \] So, \( x = 1 \) or \( x = \frac{1}{2} \). 3. **Find \( \theta \) for each solution:** - For \( \cos\theta = 1 \): \[ \theta = 0 \quad \text{(since \( \cos(0) = 1 \))} \] - For \( \cos\theta = \frac{1}{2} \): \[ \theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \] 4. **Combine the solutions:** \[ \theta = \left\{ 0, \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \right\} \] **Answer:** A. \( \theta=\left\{0,\ \dfrac{\pi}{3},\ \dfrac{5\pi}{3}\right\} \) radians

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Beyond the Answer

To solve the equation \( 2 \cos(2\theta) = 6 \cos \theta - 4 \), we start by using the double angle identity for cosine: \[ \cos(2\theta) = 2\cos^2(\theta) - 1 \] Substituting this into the original equation gives: \[ 2(2\cos^2(\theta) - 1) = 6 \cos \theta - 4 \] This simplifies to: \[ 4\cos^2(\theta) - 2 = 6\cos \theta - 4 \] Rearranging the equation: \[ 4\cos^2(\theta) - 6\cos \theta + 2 = 0 \] Using the quadratic formula \( \cos \theta = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} \) with \( a = 4, b = -6, c = 2 \): \[ \cos \theta = \frac{6 \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 4 \cdot 2}}{2 \cdot 4} \] Calculating the discriminant: \[ \sqrt{36 - 32} = \sqrt{4} = 2 \] Now substituting back into the equation: \[ \cos \theta = \frac{6 \pm 2}{8} \] We have two cases: 1. \( \cos \theta = \frac{8}{8} = 1 \) 2. \( \cos \theta = \frac{4}{8} = \frac{1}{2} \) For \( \cos \theta = 1 \) on the interval \( 0 \leq \theta < 2\pi \), we have: \[ \theta = 0 \] For \( \cos \theta = \frac{1}{2} \), we have: \[ \theta = \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \] Combining all solutions, we get: \[ \theta = \{ 0, \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \} \] So the final answer is: A. \( \theta=\{ 0, \frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{3} \} \) radians

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