Pregunta
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Use the information given about the angle \( \theta, \cot \theta=-4, \sec \theta<0,0 \leq \theta<2 \pi \), to find the exact values \( 5 f \) the following. (a) \( \sin (2 \theta) \), (b) \( \cos (2 \theta) \), (c) \( \sin \frac{\theta}{2} \), and (d) \( \cos \frac{\theta}{2} \) (a) \( \sin (2 \theta)=\square \) (Type an exact answer, using radicals as needed.)

Ask by Gough Olson. in the United States
Jan 23,2025

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\( \sin(2\theta) = -\dfrac{8}{17} \)

Solución

Given: - \( \cot \theta = -4 \) - \( \sec \theta < 0 \) - \( 0 \leq \theta < 2\pi \) **Step 1: Determine the Quadrant** Since \( \cot \theta = \frac{\cos \theta}{\sin \theta} = -4 \), it implies that \(\cos \theta\) and \(\sin \theta\) have opposite signs. Additionally, \( \sec \theta < 0 \) means \( \cos \theta < 0 \). Therefore: - \( \cos \theta < 0 \) - \( \sin \theta > 0 \) This places \( \theta \) in the **second quadrant**. **Step 2: Find \( \sin \theta \) and \( \cos \theta \)** Let: \[ \cot \theta = \frac{\cos \theta}{\sin \theta} = -4 \implies \cos \theta = -4k \text{ and } \sin \theta = k \] Using the Pythagorean identity: \[ \sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1 \implies k^2 + (-4k)^2 = 1 \implies 17k^2 = 1 \implies k = \frac{1}{\sqrt{17}} \] Thus: \[ \sin \theta = \frac{1}{\sqrt{17}}, \quad \cos \theta = -\frac{4}{\sqrt{17}} \] **Step 3: Compute \( \sin(2\theta) \)** Using the double-angle formula: \[ \sin(2\theta) = 2 \sin \theta \cos \theta = 2 \left( \frac{1}{\sqrt{17}} \right) \left( -\frac{4}{\sqrt{17}} \right) = \frac{-8}{17} \] **Answer:** Problem a Answer: \( \sin(2\theta) = -\dfrac{8}{17} \)

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Bonus Knowledge

To solve this problem, we first need to determine the relevant trigonometric ratios based on the given values of \( \cot \theta \) and \( \sec \theta \). Since \( \cot \theta = -4 \), we have: \[ \tan \theta = -\frac{1}{4} \] This indicates that \( \theta \) is in the second quadrant (since \( \sec \theta < 0 \)). Let’s use the identity \( \cot \theta = \frac{\cos \theta}{\sin \theta} \): 1. We can set \( \cos \theta = -4k \) and \( \sin \theta = k \) for some \( k \). 2. Thus, \( \tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta} = \frac{k}{-4k} = -\frac{1}{4} \). Next, we apply the Pythagorean identity: \[ \sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1 \] Substituting in our expressions: \[ k^2 + (-4k)^2 = 1 \Rightarrow k^2 + 16k^2 = 1 \Rightarrow 17k^2 = 1 \Rightarrow k^2 = \frac{1}{17} \Rightarrow k = \frac{1}{\sqrt{17}} \] Hence, we compute: - \( \sin \theta = k = \frac{1}{\sqrt{17}} \) - \( \cos \theta = -4k = -\frac{4}{\sqrt{17}} \) Now, we calculate the values required: **Step 1: Find \(\sin(2\theta)\)**: Using the double angle formula: \[ \sin(2\theta) = 2\sin(\theta)\cos(\theta) \] Substituting the values: \[ \sin(2\theta) = 2 \cdot \frac{1}{\sqrt{17}} \cdot \left(-\frac{4}{\sqrt{17}}\right) = 2 \cdot \frac{-4}{17} = -\frac{8}{17} \] **The exact value is:** (a) \( \sin(2\theta) = -\frac{8}{17} \)

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