Difícil
Identidades trigonométricas
UNI · 2025

Ejercicio de Trigonometría — UNI

Se define f:R→Rf: \mathbb{R} \to \mathbb{R} mediante la regla de correspondencia

f(x)=2sen(cos⁡(x))+2vers(cos⁡(x))+2cov(cos⁡(x))−1f(x) = 2\text{sen}(\cos(x)) + 2\text{vers}(\cos(x)) + 2\text{cov}(\cos(x)) - 1

Determine el rango de f.

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(Pista: reemplaza el verseno y el coverseno por sus definiciones (vers θ=1−cos⁡θ\text{vers}\,\theta=1-\cos\theta, cov θ=1−sen θ\text{cov}\,\theta=1-\text{sen}\,\theta) para simplificar f(x)f(x) a una expresión que solo dependa de cos⁡(cos⁡x)\cos(\cos x).)

1. (Reemplazamos las definiciones de verseno y coverseno) Usando vers θ=1−cos⁡θ\text{vers}\,\theta = 1-\cos\theta y cov θ=1−sen θ\text{cov}\,\theta = 1-\text{sen}\,\theta, con θ=cos⁡x\theta=\cos x: f(x)=2sen(cos⁡x)+2[1−cos⁡(cos⁡x)]+2[1−sen(cos⁡x)]−1f(x) = 2\text{sen}(\cos x) + 2[1-\cos(\cos x)] + 2[1-\text{sen}(\cos x)] - 1

2. (Simplificamos la expresión) f(x)=2sen(cos⁡x)+2−2cos⁡(cos⁡x)+2−2sen(cos⁡x)−1f(x) = 2\text{sen}(\cos x) + 2 - 2\cos(\cos x) + 2 - 2\text{sen}(\cos x) - 1 Los términos con sen(cos⁡x)\text{sen}(\cos x) se cancelan: f(x)=3−2cos⁡(cos⁡x)f(x) = 3 - 2\cos(\cos x)

3. (Analizamos el rango de cos⁡x\cos x) Sabemos que para todo xx real, −1≤cos⁡x≤1-1 \leq \cos x \leq 1.

4. (Analizamos el rango de cos⁡(cos⁡x)\cos(\cos x)) Como la función coseno es par y decreciente en [0,π][0,\pi], y el argumento cos⁡x\cos x se mueve en [−1,1][-1,1] (un intervalo simétrico dentro de [0,π][0,\pi] en valor absoluto), el valor de cos⁡(cos⁡x)\cos(\cos x) alcanza su máximo en cos⁡x=0\cos x = 0 (dando cos⁡(0)=1\cos(0)=1) y su mínimo en los extremos cos⁡x=±1\cos x = \pm1 (dando cos⁡(1)\cos(1), el mismo valor en ambos casos por paridad). Entonces: cos⁡(1)≤cos⁡(cos⁡x)≤1\cos(1) \leq \cos(\cos x) \leq 1

5. (Sustituimos en f(x)=3−2cos⁡(cos⁡x)f(x)=3-2\cos(\cos x)) Al invertir la desigualdad por el signo negativo: −2≤−2cos⁡(cos⁡x)≤−2cos⁡(1)-2 \leq -2\cos(\cos x) \leq -2\cos(1) 1≤3−2cos⁡(cos⁡x)≤3−2cos⁡(1)1 \leq 3-2\cos(\cos x) \leq 3-2\cos(1)

6. (Concluimos) El rango de f es [1; 3−2cos⁡(1)][1;\,3-2\cos(1)], que corresponde a la alternativa E.