Corso veloce di trigonometria - lezione 1
Lezione 5
Disequazioni goniometriche

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Disequazioni goniometriche elementari

Si definisce disequazione goniometrica una disequazione in sinx e/o cosx

esempio:
sinx > 1/2
Per risolvere la precedente disequazione si possono utilizzare due differenti algoritmi:
  1. Metodo della circonferenza goniometrica
    Si disegna la circonferenza goniometrica e si intercettano su di essa gli angoli per i quali la disequazione è nulla;
    basterà poi segnare, a partire da quegli angoli, l'arco per il quale è verificata la disequazione, cioè sinx è maggiore di 1/2

  2. La disequazione goniometrica è trattata come una normale disequazione
    (metodo ottimo nel caso di disequazioni goniometriche fratte)


Disequazioni goniometriche omogenee in sen x e cos x

  1. Il grado di omogeneità sia pari

    sqr(3)sin²x - 2sinxcosx - sqr(3)cos² < 0

    Si divide la dsequazione per cosnx che, essendo n pari, è un numero positivo,
    sqr(3)tg²x - 2tgx - sqr(3) < 0

    tgx = sqr(3)
    tgx = -1/sqr(3)

           SOLUZIONI:
    -30° + k180° < x < 60° + k180°


    N.B.
    Se una disequazione in tg x tra le soluzioni comprende 90° e 270°, a causa del campo di esistenza della tangente, tali valori vanno esclusi;
    in una disequazione goniometrica omogenea intera in sinx e cosx, invece, la disequazione in tg x è uno stadio intermedio della disequazione:
    pertanto se 90° e 270° sono compresi tra le soluzioni non vanno esclusi se, sostituiti alla disequazione, la verificano.


  2. Il grado di omogeneità è dispari

    sinx + cosx > 0

    Si divide per cosnx, con n grado di omogeneità dispari:
    cosnx è positivo se cosx è positivo;
    cosnx è negativo se cosx è negativo:
    pertanto, quando dividiamo la disequazione data per cosnx, dobbiamo tener conto della possibile negatività del denominatore, e per questo la disequazione data sfocia in due disequazioni in tgx:
    1. una dello stesso segno della disequazione data, a sistema con cosx > 0 ;
    2. l'altra di segno opposto rispetto alla disequazione data, a sistema con cosx < 0 .

    Il primo sistema sarà costituito dalle disequazioni:
    tgx + 1 > 0
    cosx > 0


           SOLUZIONI:
    -45° + 2k180° < x < 90° + 2k180°


    Il secondo sistema sarà costituito dalle disequazioni:
    tgx + 1 < 0
    cosx < 0


           SOLUZIONI:
    90° + 2k180° < x < 135° + 2k180°



    SOLUZIONI DEL SISTEMA:
    -45° + 2k180° < x < 135° + 2k180°



Disequazioni goniometriche lineari in sen x e cos x

  1. Con uso delle formule parametriche

    sinx + cosx - 1 < 0

    Usando le formule parametriche:
    [2 tgx/2 + (1 - tg²x/2) - (1 + tg²x/2)] / (1 + tg²x/2) < 0
    Il binomio (1 + tg²x/2) può essere eliminato poiché positivo e diverso da zero, quindi
    [2 tgx/2 + (1 - tg²x/2) - (1 + tg²x/2)] / (1 + tg²x/2) < 0

    - tg²x/2 + tgx/2 < 0

           SOLUZIONI:
    2k180° < x < 90° + 2k180°


  2. Con uso della circonferenza goniometrica associata e orientamento di una retta

    PREMESSA:"DISEQUAZIONI LINEARI A DUE INCOGNITE"
    Ogni retta divide il piano in 3 parti:
    1. insieme dei punti che sostituiti nell'equazione della retta la rendono positiva (a destra del verso stabilito sulla retta);
    2. insieme dei punti che sostituiti nell'equazione della retta la rendono negativa (a sinistra del verso stabilito sulla retta);
    3. tutti i punti della retta che sostituiti all'equazione la rendono nulla.


    esempio: Si consideri la retta 2x - y + 1 < 0 :
    La suddetta retta intersecherà l'asse y in +1, e l'asse x in -1.

    Disegnata la retta sul piano, si andranno a sostituire all'equazione le coordinate di un qualsiasi punto del piano non appartenente alla retta:
    • se il punto renderà l'equazione positiva, dovremo fissare il verso della retta in modo tale che il suddetto punto si trovi alla sua destra;
    • se il punto renderà l'equazione negativa, dovremo fissare il verso della retta in modo che il punto si trovi alla sua sinistra.
    In questo caso tutti i punti a sinistra della retta, rispetto al verso fissato, soddisfano la disequazione

    Utilizzando il metodo precedentemente descritto possiamo risolvere anche le disequazioni goniometriche lineari:


    esempio:

    Risolvere l'equazione sinx + cosx - 1 >0
    Sia sinx = Y
    cosx = X
    Di conseguenza la disequazione diventerà:
    X + Y - 1 > 0 che risolta con il suddetto metodo, e messa a sistema con la circonferenza goniometrica (X² + Y² = 1), ci fornirà l'intervallo desiderato.

           SOLUZIONI:
    2k180° < x < 90° + 2k180°


  3. Metodo rapido

    In alcuni casi è possibile utilizzare degli espedienti per semplificare il calcolo.
    Nel nostro caso ad esempio dividendo l'equazione per sqr(2), otteniamo l'equazione:

    (sinx)/sqr(2) + (cosx)/sqr(2) > 1/sqr(2)
    Ma questa equazione è riconducibile, considerando quell' 1/sqr(2) come sin45° e cos45°, all'equazione:
    sin (x + 45°) > 1/sqr(2)

    Chiamando (x + 45°) = y :

           SOLUZIONI:
    45° + 2k180° < y < 135° + 2k180°


    E quindi risostituendo:

           SOLUZIONI:
    2k180° < x < 90° + 2k180°



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