Exercice 1 - Premiers pas - Exercice 1

45 min
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La trigonométrie est omniprésente en Sciences. Son étude et sa maîtrise sont essentielles pour se sentir en confiance dans son usage au travers de différentes disciplines mais également au seins des différentes branches de ces disciplines. En Physique, la trigonométrie est présente en Mécanique, Mécanique des fluides, Astronautique, Electromagnétisme, Electronique, Electrocinétique, Thermodynamique, Géophysique ...
Bref, ne pas maîtriser les techniques élémentaires peut rapidement se révéler être particulièrement pénalisant !
Question 1

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E1)(E_1) suivante : cos⁡(x)+sin⁡(x)=0\cos(x) + \sin(x) = 0.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, on a :
cos⁡(x)+sin⁡(x)=0     ⟺     12cos⁡(x)+12sin⁡(x)=02     ⟺     12cos⁡(x)+12sin⁡(x)=0\cos(x) + \sin(x) = 0 \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{1}{\sqrt{2}}\cos(x) + \dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin(x) = \dfrac{0}{\sqrt{2}} \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{1}{\sqrt{2}}\cos(x) + \dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin(x) = 0
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=12sin⁡(θ)=12     ⟺     θ=π4\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{1}{\sqrt{2}} \\ & & \\ \sin(\theta) & = & \dfrac{1}{\sqrt{2}} \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \theta=\dfrac{\pi}{4}
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(x−π4)=0\cos\left( x - \dfrac{\pi}{4} \right) = 0
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(x−π4)=cos⁡(π2)\cos\left( x - \dfrac{\pi}{4} \right) = \cos\left( \dfrac{\pi}{2} \right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{x−π4=π2+2kπoux−π4=−π2+2kπ     ⟺     {x=π4+π2+2kπoux=π4−π2+2kπ     ⟺     {x=3π4+2kπoux=−π4+2kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} x - \dfrac{\pi}{4} & = & \dfrac{\pi}{2} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x - \dfrac{\pi}{4} & = & -\dfrac{\pi}{2} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{\pi}{4} + \dfrac{\pi}{2} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & \dfrac{\pi}{4} -\dfrac{\pi}{2} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{3\pi}{4} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & -\dfrac{\pi}{4}+2k\pi \\ \end{array} \right.
Positionnons cela sur un cercle trigonométrique en ayant en tête que −π4-\dfrac{\pi}{4} et 7π4 \dfrac{7\pi}{4} sont des angles associés.

On remarque alors que :
{x=3π4+2kπoux=−π4+2kπ     ⟺     x=3π4+kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{3\pi}{4} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & -\dfrac{\pi}{4}+2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, x = \dfrac{3\pi}{4} + k\pi
Finalement, l'ensemble SE1\mathcal{S}_{E_1} des solutions de l'équation (E1)(E_1) sont :
SE1:{x=3π4+kπavec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_1} : \left\lbrace x = \dfrac{3\pi}{4} + k\pi \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}
Question 2

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E2)(E_2) suivante : 3cos⁡(x)−sin⁡(x)=−1\sqrt{3}\cos(x) - \sin(x) = -1.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec (3)2+(−1)2=4=2\sqrt{(\sqrt{3})^2+(-1)^2} = \sqrt{4}=2, on a :
3cos⁡(x)−sin⁡(x)=−1     ⟺     32cos⁡(x)−12sin⁡(x)=−12\sqrt{3}\cos(x) - \sin(x) = -1 \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{\sqrt{3}}{2}\cos(x) - \dfrac{1}{2}\sin(x) = -\dfrac{1}{2}
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=32sin⁡(θ)=−12     ⟺     θ=−π6\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{\sqrt{3}}{2} \\ & & \\ \sin(\theta) & = & - \dfrac{1}{2} \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \theta = - \dfrac{\pi}{6}
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(x−(−π6))=−12\cos\left( x - \left(-\dfrac{\pi}{6} \right)\right) = -\dfrac{1}{2}
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(x+π6)=cos⁡(2π3)\cos\left( x + \dfrac{\pi}{6} \right) = \cos\left( \dfrac{2\pi}{3} \right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{x+π6=2π3+2kπoux+π6=−2π3+2kπ     ⟺     {x=−π6+2π3+2kπoux=−π6−2π3+2kπ     ⟺     {x=π2+2kπoux=−5π6+2kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} x + \dfrac{\pi}{6} & = & \dfrac{2\pi}{3} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x + \dfrac{\pi}{6} & = & -\dfrac{2\pi}{3} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & -\dfrac{\pi}{6} + \dfrac{2\pi}{3} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & -\dfrac{\pi}{6} - \dfrac{2\pi}{3} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{\pi}{2} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & -\dfrac{5\pi}{6}+2k\pi \\ \end{array} \right.
Il n'est pas possible de compacter cette écriture des solutions xx recherchées.
Finalement, l'ensemble SE2\mathcal{S}_{E_2} des solutions de l'équation (E2)(E_2) sont :
SE2:{x=π2+2kπoux=−5π6+2kπavec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_2} : \left\lbrace x = \dfrac{\pi}{2} + 2k\pi \hspace{0.5cm} \text{ou} \hspace{0.5cm} x = -\dfrac{5\pi}{6} + 2k\pi \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}
Question 3

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E3)(E_3) suivante : cos⁡(3x)−sin⁡(3x)=2\cos(3x) - \sin(3x) = \sqrt{2}.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec 12+(−1)2=1+1=2\sqrt{1^2+(-1)^2} = \sqrt{1+1} = \sqrt{2}, on a :
cos⁡(3x)−sin⁡(3x)=2     ⟺     12cos⁡(3x)−12sin⁡(3x)=22     ⟺     12cos⁡(3x)−12sin⁡(3x)=1\cos(3x) - \sin(3x) = \sqrt{2} \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{1}{\sqrt{2}}\cos(3x) - \dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin(3x) = \dfrac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}} \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{1}{\sqrt{2}}\cos(3x) - \dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin(3x) = 1
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=12sin⁡(θ)=−12     ⟺     θ=−π4\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{1}{\sqrt{2}} \\ & & \\ \sin(\theta) & = & -\dfrac{1}{\sqrt{2}} \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \theta = -\dfrac{\pi}{4}
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(3x−(−π4))=1\cos\left( 3x - \left( -\dfrac{\pi}{4} \right) \right) = 1
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(3x+π4)=cos⁡(0)\cos\left( 3x + \dfrac{\pi}{4} \right) = \cos\left( 0\right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{3x+π4=0+2kπou3x+π4=−0+2kπ     ⟺     {3x=−π4+0+2kπou3x=−π4−0+2kπ     ⟺     {x=−π12+k2π3oux=−π12+k2π3\left\lbrace \begin{array}{rcr} 3x + \dfrac{\pi}{4} & = & 0 + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 3x + \dfrac{\pi}{4} & = & -0 + 2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} 3x & = & -\dfrac{\pi}{4} + 0 + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 3x & = & -\dfrac{\pi}{4} -0 + 2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & -\dfrac{\pi}{12} + k\dfrac{2\pi}{3} \\ & \text{ou} & \\ x & = & -\dfrac{\pi}{12} + k\dfrac{2\pi}{3} \\ \end{array} \right.
Finalement, l'ensemble SE3\mathcal{S}_{E_3} des solutions de l'équation (E3)(E_3) sont :
SE3:{x=−π12+k2π3avec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_3} : \left\lbrace x = -\dfrac{\pi}{12} + k\dfrac{2\pi}{3} \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}
Question 4

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E4)(E_4) suivante : cos⁡(2x)+3sin⁡(2x)=1\cos(2x) + \sqrt{3}\sin(2x) = 1.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec 12+(3)2=4=2\sqrt{1^2+(\sqrt{3})^2} = \sqrt{4}=2, on a :
cos⁡(2x)+3sin⁡(2x)=1     ⟺     12cos⁡(2x)+32sin⁡(2x)=12\cos(2x) + \sqrt{3}\sin(2x) = 1 \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{1}{2}\cos(2x) + \dfrac{\sqrt{3}}{2}\sin(2x) = \dfrac{1}{2}
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=12sin⁡(θ)=32     ⟺     θ=π3\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{1}{2} \\ & & \\ \sin(\theta) & = & \dfrac{\sqrt{3}}{2} \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \theta = \dfrac{\pi}{3}
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(2x−π3)=12\cos\left( 2x - \dfrac{\pi}{3} \right) = \dfrac{1}{2}
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(2x−π3)=cos⁡(π3)\cos\left( 2x - \dfrac{\pi}{3} \right) = \cos\left( \dfrac{\pi}{3} \right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{2x−π3=π3+2kπou2x−π3=−π3+2kπ     ⟺     {2x=π3+π3+2kπou2x=π3−π3+2kπ     ⟺     {2x=2π3+2kπou2x=0+2kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} 2x - \dfrac{\pi}{3} & = & \dfrac{\pi}{3} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 2x - \dfrac{\pi}{3} & = & -\dfrac{\pi}{3} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} 2x & = & \dfrac{\pi}{3} + \dfrac{\pi}{3} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 2x & = & \dfrac{\pi}{3} - \dfrac{\pi}{3} +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} 2x & = & \dfrac{2\pi}{3} + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 2x & = & 0+2k\pi \\ \end{array} \right.
Soit, en divisant par 22, on obtient :
{x=π3+kπoux=kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{\pi}{3} + k\pi \\ & \text{ou} & \\ x & = & k\pi \\ \end{array} \right.
Il n'est pas possible de compacter cette écriture des solutions xx recherchées.
Finalement, l'ensemble SE4\mathcal{S}_{E_4} des solutions de l'équation (E4)(E_4) sont :
SE4:{x=π3+kπoux=kπavec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_4} : \left\lbrace x = \dfrac{\pi}{3} + k\pi \hspace{0.5cm} \text{ou} \hspace{0.5cm} x = k\pi \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}
Question 5

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E5)(E_5) suivante : 4cos⁡(2x)+3sin⁡(2x)=2π4\cos(2x) + 3\sin(2x) = 2\pi.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec 42+32=16+9=25=5\sqrt{4^2+3^2} = \sqrt{16+9} = \sqrt{25}=5, on a :
4cos⁡(2x)+3sin⁡(2x)=2π     ⟺     45cos⁡(2x)+35sin⁡(2x)=2π54\cos(2x) + 3\sin(2x) = 2\pi \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{4}{5}\cos(2x) + \dfrac{3}{5}\sin(2x) = \dfrac{2\pi}{5}
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=45>0sin⁡(θ)=32>0     ⟹     θ∈] 0 ; π2 [\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{4}{5} > 0 \\ & & \\ \sin(\theta) & = & \dfrac{3}{2} > 0 \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longrightarrow \,\,\,\,\, \theta \in \left\rbrack \, 0 \,;\, \dfrac{\pi}{2} \, \right\lbrack
Donc, on en déduit que :
θ=arccos⁡(45)    (≃36,87°)\theta = \arccos \left( \dfrac{4}{5} \right) \,\,\,\,(\simeq 36,87°)
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(2x−arccos⁡(45))=2π5\cos\left( 2x - \arccos \left( \dfrac{4}{5} \right) \right) = \dfrac{2\pi}{5}
Or :
2π5>1     ⟹     cos⁡(2x−arccos⁡(45))>1\dfrac{2\pi}{5} > 1 \,\,\,\,\, \Longrightarrow \,\,\,\,\, \cos\left( 2x - \arccos \left( \dfrac{4}{5} \right) \right) > 1
Cette dernière inégalité est strictement impossible puisque le cosinus est borné entre −1-1 et 11. L'équation (E5)(E_5) n'as donc pas de solution sur R\mathbb{R}.
Finalement, l'ensemble SE5\mathcal{S}_{E_5} des solutions de l'équation (E5)(E_5) sont :
SE5:{ϕ}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_5} : \left\lbrace \phi \right\rbrace}}}
Question 6

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E6)(E_6) suivante : 2+3cos⁡(4x)+2−3sin⁡(4x)=2\sqrt{2+\sqrt{3}}\cos(4x) + \sqrt{2-\sqrt{3}}\sin(4x) = 2.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec (2+3)2+(2−3)2=4=2\sqrt{\left(\sqrt{2+\sqrt{3}} \right)^2 + \left(\sqrt{2-\sqrt{3}} \right)^2} = \sqrt{4}=2, on a :
2+3cos⁡(4x)+2−3sin⁡(4x)=2     ⟺     2+32cos⁡(4x)+2−32sin⁡(4x)=22\sqrt{2+\sqrt{3}}\cos(4x) + \sqrt{2-\sqrt{3}}\sin(4x) = 2 \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{\sqrt{2+\sqrt{3}}}{2}\cos(4x) + \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}}{2}\sin(4x) = \dfrac{2}{2}
Soit :
2+32cos⁡(4x)+2−32sin⁡(4x)=1\dfrac{\sqrt{2+\sqrt{3}}}{2}\cos(4x) + \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}}{2}\sin(4x) = 1
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=2+32>0sin⁡(θ)=2−32>0     ⟹     θ∈] 0 ; π2 [\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{\sqrt{2+\sqrt{3}}}{2}>0 \\ & & \\ \sin(\theta) & = & \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}}{2}>0 \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longrightarrow \,\,\,\,\, \theta \in \left\rbrack \, 0 \,;\, \dfrac{\pi}{2} \, \right\lbrack
Ainsi, on en déduit que :
sin⁡(θ)cos⁡(θ)=2−322+32     ⟺     tan⁡(θ)=2−32+3     ⟺     tan⁡(θ)=2−3×2−32+3×2−3\dfrac{\sin(\theta)}{\cos(\theta)} = \dfrac{\dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}}{2}}{\dfrac{\sqrt{2+\sqrt{3}}}{2}} \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \tan(\theta) = \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}}{\sqrt{2+\sqrt{3}}} \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \tan(\theta) = \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}} \times \sqrt{2-\sqrt{3}}}{\sqrt{2+\sqrt{3}} \times \sqrt{2-\sqrt{3}}}
On a alors :
tan⁡(θ)=2−32(2+3)×(2−3)=2−322−32=2−34−3=2−31=2−3\tan(\theta) = \dfrac{\sqrt{2-\sqrt{3}}^2}{\sqrt{(2+\sqrt{3}) \times (2-\sqrt{3})}} = \dfrac{2-\sqrt{3}}{2^2 - \sqrt{3}^2} = \dfrac{2-\sqrt{3}}{4 - 3} = \dfrac{2-\sqrt{3}}{1} = 2-\sqrt{3}
On écrit alors que :
θ=arctan⁡(2−3)=π12 rad=15°\theta = \arctan \left( 2-\sqrt{3} \right) =\dfrac{\pi}{12} \, \text{rad} = 15°
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(4x−π12)=1\cos\left( 4x - \dfrac{\pi}{12} \right) = 1
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(4x−π12)=cos⁡(0)\cos\left( 4x - \dfrac{\pi}{12} \right) = \cos\left( 0 \right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{4x−π12=0+2kπou4x−π12=−0+2kπ     ⟺     {4x=π12+0+2kπou4x=π12−0+2kπ     ⟺     {x=π48+k2π4oux=π48+k2π4\left\lbrace \begin{array}{rcr} 4x - \dfrac{\pi}{12} & = & 0 + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 4x - \dfrac{\pi}{12} & = & -0 + 2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} 4x & = & \dfrac{\pi}{12} + 0 + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 4x & = & \dfrac{\pi}{12} - 0 +2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{\pi}{48} + k\dfrac{2\pi}{4} \\ & \text{ou} & \\ x & = & \dfrac{\pi}{48} + k\dfrac{2\pi}{4} \\ \end{array} \right.
Finalement, l'ensemble SE6\mathcal{S}_{E_6} des solutions de l'équation (E6)(E_6) sont :
SE6:{x=π2+2kπoux=π48+kπ2avec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_6} : \left\lbrace x = \dfrac{\pi}{2} + 2k\pi \hspace{0.5cm} \text{ou} \hspace{0.5cm} x = \dfrac{\pi}{48} + k\dfrac{\pi}{2} \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}
Question 7

Résoudre, dans R\mathbb{R}, l'équation (E7)(E_7) suivante : 5cos⁡(3x)−12sin⁡(3x)=−15\cos(3x) - 12\sin(3x) = -1.

Correction
En appliquant la méthode décrite précédemment, avec 52+(−12)2=25+144=169=13\sqrt{5^2+(-12)^2} = \sqrt{25 + 144} = \sqrt{169} = 13, on a :
5cos⁡(3x)−12sin⁡(3x)=−1     ⟺     513cos⁡(3x)−1213sin⁡(3x)=−1135\cos(3x) - 12\sin(3x) = -1 \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \dfrac{5}{13}\cos(3x) - \dfrac{12}{13}\sin(3x) = -\dfrac{1}{13}
On recherche donc un nombre réel θ\theta qui vérifient les deux conditions :
{cos⁡(θ)=513>0sin⁡(θ)=−1213<0     ⟹     θ∈] −π2 ; 0 [\left\lbrace \begin{array}{rcl} \cos(\theta) & = & \dfrac{5}{13} > 0 \\ & & \\ \sin(\theta) & = & -\dfrac{12}{13} < 0\\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longrightarrow \,\,\,\,\, \theta \in \left\rbrack \, - \dfrac{\pi}{2} \,;\, 0 \, \right\lbrack
Ainsi :
θ=−arccos⁡(513)  rad   (≃−67,38°)\theta = - \arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) \,\, \text{rad} \,\,\, (\simeq - 67,38°)
Ceci nous permet d'écrire que :
cos⁡(3x−(−arccos⁡(513)))=−113\cos\left( 3x - \left( - \arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) \right) \right) = -\dfrac{1}{13}
Ce qui s'écrit encore :
cos⁡(3x+arccos⁡(513))=cos⁡(arccos⁡(−113))\cos\left( 3x + \arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) \right) = \cos\left( \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) \right)
Ainsi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}, on a :
{3x+arccos⁡(513)=arccos⁡(−113)+2kπou3x+arccos⁡(513)=−arccos⁡(−113)+2kπ     ⟺     {3x=−arccos⁡(513)+arccos⁡(−113)+2kπou3x=−arccos⁡(513)−arccos⁡(−113)+2kπ\left\lbrace \begin{array}{rcr} 3x + \arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) & = & \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 3x + \arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) & = & -\arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) + 2k\pi \\ \end{array} \right. \,\,\,\,\, \Longleftrightarrow \,\,\,\,\, \left\lbrace \begin{array}{rcr} 3x & = & -\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) + \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) + 2k\pi \\ & \text{ou} & \\ 3x & = & -\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) - \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) + 2k\pi \\ \end{array} \right.
Soit, en divisant par 33, on obtient :
{x=13(−arccos⁡(513)+arccos⁡(−113))+k2π3oux=13(−arccos⁡(513)−arccos⁡(−113))+k2π3\left\lbrace \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{1}{3} \left(-\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) + \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) \right) + k\dfrac{2\pi}{3} \\ & \text{ou} & \\ x & = & \dfrac{1}{3} \left(-\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) - \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) \right) + k\dfrac{2\pi}{3} \\ \end{array} \right.
Il n'est pas possible de compacter cette écriture des solutions xx recherchées.
Finalement, l'ensemble SE7\mathcal{S}_{E_7} des solutions de l'équation (E7)(E_7) sont :
SE7:{x=13(−arccos⁡(513)+arccos⁡(−113)+2kπ)oux=−13(arccos⁡(513)+arccos⁡(−113)−2kπ)avec :   k∈Z}{\color{red}{\boxed{ \mathcal{S}_{E_7} : \left\lbrace x = \dfrac{1}{3} \left(-\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) + \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) + 2k\pi\right) \hspace{0.5cm} \text{ou} \hspace{0.5cm} x = -\dfrac{1}{3} \left(\arccos \left(\dfrac{5}{13} \right) + \arccos\left( -\dfrac{1}{13} \right) - 2k\pi\right) \hspace{0.5cm} \text{avec :} \,\,\, k\in \mathbb{Z}\right\rbrace}}}

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