Question Number 216253 by MATHEMATICSAM last updated on 01/Feb/25 | ||
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$$\mathrm{If}\:{x}\:\mathrm{is}\:\mathrm{a}\:\mathrm{positive}\:\mathrm{acute}\:\mathrm{angle}\:\mathrm{and} \\ $$$$\mathrm{sin}{x}\:+\:\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} {x}\:+\:\mathrm{sin}^{\mathrm{3}} {x}\:=\:\mathrm{1}\:\mathrm{then}\:\mathrm{find} \\ $$$$\mathrm{minimum}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\mathrm{cot}^{\mathrm{2}} {x}. \\ $$ | ||
Commented by Frix last updated on 03/Feb/25 | ||
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$$\mathrm{There}'\mathrm{s}\:\mathrm{exactly}\:\mathrm{1}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{to}\:\mathrm{the}\:\mathrm{given}\:\mathrm{equation} \\ $$$$\mathrm{thus}\:\mathrm{there}'\mathrm{s}\:\mathrm{exactly}\:\mathrm{one}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\mathrm{cot}^{\mathrm{2}} \:{x} \\ $$$$\mathrm{sin}\:{x}\:=\frac{−\mathrm{1}+\left(\frac{\mathrm{17}}{\mathrm{27}}−\frac{\sqrt{\mathrm{33}}}{\mathrm{9}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} +\left(\frac{\mathrm{17}}{\mathrm{27}}+\frac{\sqrt{\mathrm{33}}}{\mathrm{9}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} }{\mathrm{3}}\approx.\mathrm{543689} \\ $$$${x}\approx\mathrm{32}.\mathrm{9351}° \\ $$$$\mathrm{cot}^{\mathrm{2}} \:{x}\:=\left(\mathrm{2}−\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{33}}}{\mathrm{9}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} +\left(\mathrm{2}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{33}}}{\mathrm{9}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \approx\mathrm{2}.\mathrm{38298} \\ $$ | ||
Answered by AntonCWX last updated on 03/Feb/25 | ||
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$${let}\:{u}={sin}\left({x}\right) \\ $$$${u}+{u}^{\mathrm{2}} +{u}^{\mathrm{3}} =\mathrm{1} \\ $$$${u}^{\mathrm{3}} +{u}^{\mathrm{2}} +{u}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$${By}\:{Lagrange}'{s}\:{Resolvent}, \\ $$$$\Rightarrow{z}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{2}\left(\mathrm{1}\right)^{\mathrm{3}} −\mathrm{9}\left(\mathrm{1}\right)\left(\mathrm{1}\right)+\mathrm{27}\left(−\mathrm{1}\right)\right){z}+\left(\mathrm{1}^{\mathrm{2}} −\mathrm{3}\left(\mathrm{1}\right)\right)^{\mathrm{3}} =\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{z}^{\mathrm{2}} −\mathrm{34}{z}−\mathrm{8}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow{z}=\mathrm{17}\mp\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{33}} \\ $$$$ \\ $$$${u}=\frac{−\left(\mathrm{1}\right)+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{17}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{33}}}+\sqrt[{\mathrm{3}}]{\mathrm{17}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{33}}}}{\mathrm{3}}=\mathrm{0}.\mathrm{543689} \\ $$$$ \\ $$$${sin}\left({x}\right)=\mathrm{0}.\mathrm{543689}\Rightarrow{sin}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)=\mathrm{0}.\mathrm{295598} \\ $$$${x}=\mathrm{32}.\mathrm{94}° \\ $$$${cot}^{\mathrm{2}} \left({x}\right)=\mathrm{2}.\mathrm{38209} \\ $$ | ||