Aşağıdaki denklemi çözünüz:
\(sin(2x – y) = cos(2x+y) \)
Bu soruda x ve y olmak üzere iki değişken terim ve bir denklem var. Bir değişkenin değerlerini diğer değişken cinsinden bulabilirsek yeterli bir çözüm olacaktır.
Eşitliğin iki tarafını da aynı trigonometrik fonksiyon cinsinden yazarsak işlerimiz kolaylaşabilir.
\(sin(\theta) = cos(\frac{\pi}{2} – \theta)\) özdeşliğini kullanarak bunu elde edebiliriz.
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) = cos(2x+y) \)
Eşitliği fark olarak yazıp sıfıra eşitleyelim.
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) – cos(2x+y) = 0 \)
Şimdi de şu özdeşlikten faydalanalım:
\(cos(\theta) – cos(\phi) = -2sin(\frac{\theta + \phi}{2})sin(\frac{\theta – \phi}{2}) \)
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) – cos(2x+y) = -2sin(\frac{\pi}{4} + y)sin(\frac{\pi}{4} – 2x) = 0 \)
Bu çarpımın sıfır olabilmesi için çarpanların en az birinin sıfır olması lazım. O zaman her bir çarpanı sıfıra eşitleyip olası çözümleri bulalım. Sinüs fonksiyonu bildiğimiz gibi k tamsayı olacak şekilde \(k \pi \) noktalarında sıfır olur.
i) \(\frac{\pi}{4} + y = k \pi \)
\(\longrightarrow y = k \pi – \frac{\pi}{4} = \frac{(4k – 1)\pi}{4} \)
\(\longrightarrow y = \frac{(4k – 1)\pi}{4} \)
ii) \(\frac{\pi}{4} – 2x = k \pi \)
\(\longrightarrow \frac{\pi}{4} -k\pi = 2x \)
\(\longrightarrow 2x = \frac{(1-4k)\pi}{4} \)
\(\longrightarrow x = \frac{(1-4k)\pi}{8} \)
Sonra bu soruyu fonksiyonların argümanlarını eşitleyerek çözemez miyim diye düşündüm. Yani
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) = cos(2x+y) \)
Buradan doğrudan şu adıma geçerek:
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} – (2x – y) = 2x+y \)
Kosinüs fonksiyonu \(2\pi\) periyotlu olduğundan bu eşitliği k herhangi bir tamsayı olacak şekilde şöyle yazalım.
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} – (2x – y) = 2x+y + 2k\pi \)
Sonra bu eşitliği çözelim.
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} -2k\pi = 4x \)
\(\longrightarrow \frac{(1 – 4k)\pi}{8} = x \)
Evet, ilk yöntemdeki çözümlerin birini bulduk ama diğerini nasıl bulacağız?
Bu noktada matematikçi bir arkadaşımdan yardım istedim ve bana kosinüs fonksiyonunun y eksenine göre simetrik olduğundan faydalan dedi.y eksenine göre simetrik demek
\(f(-x) = f(x) \) anlamına geliyor.
yani
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) = cos(2x+y) \)
burada eşitliğin sağ tarafı için kosinüsün bir çift fonksiyon olduğunu kullanırsak, yani
\(cos(2x + y) = cos(-2x -y) \)eşitliğini kullanırsak
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) = cos(-2x-y) \) elde ederiz. Şimdi bu argümanları kosinüsün \(2\pi\) periyotlu olduğunu gözönünde tutarak birbirine eşitlersek şu sonucu elde ederiz.
\(\longrightarrow cos(\frac{\pi}{2} – (2x – y)) = cos(-2x-y) \)
k herhangi bir tamsayı olmak üzere:
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} – (2x – y) = -2x-y + 2k\pi \)
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} – 2x + y = -2x-y + 2k\pi \)
\(\longrightarrow \frac{\pi}{2} + y = -y + 2k\pi \)
\(\longrightarrow 2y = 2k\pi – \frac{\pi}{2} \)
\(\longrightarrow 2y = \frac{(4k – 1)\pi}{2} \)
\(\longrightarrow y = \frac{(4k – 1)\pi}{4} \)
buluruz ki, bu da diğer yöntemle bulduğumuz sonucun aynısı olur.