Pregunta
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Find the exact value of each of the following under the given conditions below. \[ \tan \alpha=-\frac{12}{5}, \frac{\pi}{2}<\alpha<\pi ; \cos \beta=\frac{1}{2}, 0<\beta<\frac{\pi}{2} \] (a) \( \sin (\alpha+\beta) \) (b) \( \cos (\alpha+\beta) \) (c) \( \sin (\alpha-\beta) \) (d) \( \boldsymbol{\operatorname { t a n }}(\alpha-\beta) \) (a) \( \sin (\alpha+\beta)=\frac{12-5 \sqrt{3}}{26} \) (Simplify your answer, including any radicals. Use integers or fractions for any numbers in the expression.) (b) \( \cos (\alpha+\beta)= \) \( \square \) (Simplify your answer, including any radicals. Use integers or fractions for any numbers in the expression.)

Ask by Wheeler Collins. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

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\[ \cos (\alpha + \beta) = -\frac{5 + 12\sqrt{3}}{26} \]

Solución

To find \( \cos (\alpha + \beta) \), we'll use the cosine addition formula: \[ \cos (\alpha + \beta) = \cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta \] **Given:** - \( \tan \alpha = -\frac{12}{5} \) with \( \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi \) (Quadrant II) In Quadrant II: \[ \sin \alpha = \frac{12}{13}, \quad \cos \alpha = -\frac{5}{13} \] - \( \cos \beta = \frac{1}{2} \) with \( 0 < \beta < \frac{\pi}{2} \) (Quadrant I) In Quadrant I: \[ \sin \beta = \frac{\sqrt{3}}{2}, \quad \cos \beta = \frac{1}{2} \] **Calculating \( \cos (\alpha + \beta) \):** \[ \cos (\alpha + \beta) = \left( -\frac{5}{13} \right) \left( \frac{1}{2} \right) - \left( \frac{12}{13} \right) \left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right) \] \[ = -\frac{5}{26} - \frac{12\sqrt{3}}{26} \] \[ = -\frac{5 + 12\sqrt{3}}{26} \] **Final Answer:** \[ \cos (\alpha + \beta) = -\frac{5 + 12\sqrt{3}}{26} \] Answer: Problem b Answer \[ \cos (\alpha+\beta) = -\,\frac{5 + 12\,\sqrt{3}}{26} \]

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The Deep Dive

To solve for \( \sin (\alpha + \beta) \) and \( \cos (\alpha + \beta) \), we need to find the values of \( \sin \alpha \) and \( \cos \alpha \), and then we can use the angle addition formulas. Given: \[ \tan \alpha = -\frac{12}{5}, \quad \frac{\pi}{2} < \alpha < \pi \] This tells us that \( \alpha \) is in the second quadrant, where sine is positive and cosine is negative. We can represent \( \tan \alpha \) as: \[ \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = -\frac{12}{5} \] Let: \[ \sin \alpha = 12k, \quad \cos \alpha = -5k \] Using the Pythagorean identity: \[ \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1 \implies (12k)^2 + (-5k)^2 = 1 \implies 144k^2 + 25k^2 = 1 \implies 169k^2 = 1 \implies k^2 = \frac{1}{169} \implies k = \frac{1}{13} \] Substituting back, we get: \[ \sin \alpha = 12 \left(\frac{1}{13}\right) = \frac{12}{13}, \quad \cos \alpha = -5 \left(\frac{1}{13}\right) = -\frac{5}{13} \] Next, we have: \[ \cos \beta = \frac{1}{2}, \quad 0 < \beta < \frac{\pi}{2 \Rightarrow \sin \beta = \sqrt{1 - \cos^2 \beta} = \sqrt{1 - \left(\frac{1}{2}\right)^2} = \sqrt{\frac{3}{4}} = \frac{\sqrt{3}}{2} \] Now, we can compute \( \sin (\alpha + \beta) \) and \( \cos (\alpha + \beta) \): (a) For \( \sin (\alpha + \beta) \): \[ \sin (\alpha + \beta) = \sin \alpha \cos \beta + \cos \alpha \sin \beta \] Substituting in the values: \[ \sin (\alpha + \beta) = \left(\frac{12}{13}\right) \left(\frac{1}{2}\right) + \left(-\frac{5}{13}\right) \left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = \frac{12}{26} - \frac{5\sqrt{3}}{26} = \frac{12 - 5\sqrt{3}}{26} \] Thus, the exact value is: \[ \sin (\alpha + \beta) = \frac{12 - 5\sqrt{3}}{26} \] (b) For \( \cos (\alpha + \beta) \): \[ \cos (\alpha + \beta) = \cos \alpha \cos \beta - \sin \alpha \sin \beta \] Substituting our values: \[ \cos (\alpha + \beta) = \left(-\frac{5}{13}\right) \left(\frac{1}{2}\right) - \left(\frac{12}{13}\right) \left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = -\frac{5}{26} - \frac{12\sqrt{3}}{26} = -\frac{5 + 12\sqrt{3}}{26} \] Thus, the exact value is: \[ \cos (\alpha + \beta) = -\frac{5 + 12\sqrt{3}}{26} \]

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