¿Cómo simplifica (sec ^ 4x-1) / (sec ^ 4x + sec ^ 2x)?

¿Cómo simplifica (sec ^ 4x-1) / (sec ^ 4x + sec ^ 2x)?
Anonim

Responder:

Aplique una Identidad de Pitágoras y un par de técnicas de factorización para simplificar la expresión a # sin ^ 2x #.

Explicación:

Recordemos la importante identidad pitagórica # 1 + tan ^ 2x = sec ^ 2x #. Lo necesitaremos para este problema.

Empecemos con el numerador:

# sec ^ 4x-1 #

Tenga en cuenta que esto puede ser reescrito como:

# (sec ^ 2x) ^ 2- (1) ^ 2 #

Esto se ajusta a la forma de una diferencia de cuadrados, # a ^ 2-b ^ 2 = (a-b) (a + b) #, con # a = sec ^ 2x # y # b = 1 #. Factores en:

# (sec ^ 2x-1) (sec ^ 2x + 1) #

De la identidad # 1 + tan ^ 2x = sec ^ 2x #, podemos ver que restando #1# de ambos lados nos da # tan ^ 2x = sec ^ 2x-1 #. Por lo tanto podemos reemplazar # sec ^ 2x-1 # con # tan ^ 2x #:

# (sec ^ 2x-1) (sec ^ 2x + 1) #

# -> (tan ^ 2x) (sec ^ 2x + 1) #

Echemos un vistazo al denominador:

# sec ^ 4x + sec ^ 2x #

Podemos factorizar un # sec ^ 2x #:

# sec ^ 4x + sec ^ 2x #

# -> sec ^ 2x (sec ^ 2x + 1) #

No hay mucho más que podamos hacer aquí, así que echemos un vistazo a lo que tenemos ahora:

# ((tan ^ 2x) (sec ^ 2x + 1)) / ((sec ^ 2x) (sec ^ 2x + 1)) #

Podemos hacer algunas cancelaciones:

# ((tan ^ 2x) cancel ((sec ^ 2x + 1))) / ((sec ^ 2x) cancel ((sec ^ 2x + 1)) #

# -> tan ^ 2x / sec ^ 2x #

Ahora reescribimos esto usando solo senos y cosenos y simplificamos:

# tan ^ 2x / sec ^ 2x #

# -> (sin ^ 2x / cos ^ 2x) / (1 / cos ^ 2x) #

# -> sin ^ 2x / cos ^ 2x * cos ^ 2x #

# -> sin ^ 2x / cancel (cos ^ 2x) * cancel (cos ^ 2x) = sin ^ 2x #