2682.

Transformacija zbira i razlike trigonometrijskih funkcija u proizvod

TEKST ZADATKA

Za uglove trougla važi relacija sin3α+sin3β+sin3γ=0. \sin 3\alpha + \sin 3\beta + \sin 3\gamma = 0 . Dokazati da je jedan ugao 60. 60^\circ .


REŠENJE ZADATKA

Zbir uglova u trouglu je 180, 180^\circ , pa važi:

α+β+γ=180\alpha + \beta + \gamma = 180^\circ

Primenjujemo formulu za zbir sinusa na prva dva člana jednačine sinx+siny=2sinx+y2cosxy2: \sin x + \sin y = 2 \sin\frac{x+y}{2} \cos\frac{x-y}{2} :

sin3α+sin3β=2sin(3α+3β2)cos(3α3β2)\sin 3\alpha + \sin 3\beta = 2 \sin\left(\frac{3\alpha + 3\beta}{2}\right) \cos\left(\frac{3\alpha - 3\beta}{2}\right)

Iz relacije za uglove trougla izražavamo zbir α+β \alpha + \beta preko γ: \gamma :

α+β=180γ    3(α+β)2=3(180γ)2=2703γ2\alpha + \beta = 180^\circ - \gamma \implies \frac{3(\alpha + \beta)}{2} = \frac{3(180^\circ - \gamma)}{2} = 270^\circ - \frac{3\gamma}{2}

Zamenjujemo ovo u izraz za sinus i koristimo redukcionu formulu sin(270x)=cosx: \sin(270^\circ - x) = -\cos x :

sin(3α+3β2)=sin(2703γ2)=cos(3γ2)\sin\left(\frac{3\alpha + 3\beta}{2}\right) = \sin\left(270^\circ - \frac{3\gamma}{2}\right) = -\cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right)

Treći član jednačine transformišemo koristeći formulu za sinus dvostrukog ugla sin2x=2sinxcosx: \sin 2x = 2 \sin x \cos x :

sin3γ=2sin(3γ2)cos(3γ2)\sin 3\gamma = 2 \sin\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right)

Zamenjujemo dobijene izraze u početnu jednačinu:

2cos(3γ2)cos(3α3β2)+2sin(3γ2)cos(3γ2)=0-2 \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \cos\left(\frac{3\alpha - 3\beta}{2}\right) + 2 \sin\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) = 0

Izvlačimo zajednički faktor 2cos(3γ2) -2 \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) ispred zagrade:

2cos(3γ2)[cos(3α3β2)sin(3γ2)]=0-2 \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \left[ \cos\left(\frac{3\alpha - 3\beta}{2}\right) - \sin\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \right] = 0

Sada izražavamo sin(3γ2) \sin\left(\frac{3\gamma}{2}\right) preko α \alpha i β, \beta , koristeći γ=180(α+β): \gamma = 180^\circ - (\alpha + \beta) :

sin(3γ2)=sin(2703(α+β)2)=cos(3α+3β2)\sin\left(\frac{3\gamma}{2}\right) = \sin\left(270^\circ - \frac{3(\alpha + \beta)}{2}\right) = -\cos\left(\frac{3\alpha + 3\beta}{2}\right)

Zamenjujemo ovo u izraz unutar zagrade:

2cos(3γ2)[cos(3α3β2)+cos(3α+3β2)]=0-2 \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) \left[ \cos\left(\frac{3\alpha - 3\beta}{2}\right) + \cos\left(\frac{3\alpha + 3\beta}{2}\right) \right] = 0

Primenjujemo formulu za zbir kosinusa cosx+cosy=2cosx+y2cosxy2 \cos x + \cos y = 2 \cos\frac{x+y}{2} \cos\frac{x-y}{2} na izraz u zagradi:

cos(3α3β2)+cos(3α+3β2)=2cos(3α2)cos(3β2)\cos\left(\frac{3\alpha - 3\beta}{2}\right) + \cos\left(\frac{3\alpha + 3\beta}{2}\right) = 2 \cos\left(\frac{3\alpha}{2}\right) \cos\left(\frac{-3\beta}{2}\right)

Kako je kosinus parna funkcija, važi cos(x)=cosx, \cos(-x) = \cos x , pa jednačina postaje:

4cos(3α2)cos(3β2)cos(3γ2)=0-4 \cos\left(\frac{3\alpha}{2}\right) \cos\left(\frac{3\beta}{2}\right) \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) = 0

Proizvod je jednak nuli ako je bar jedan od faktora jednak nuli. Dakle, važi bar jedno od sledećeg:

cos(3α2)=0cos(3β2)=0cos(3γ2)=0\cos\left(\frac{3\alpha}{2}\right) = 0 \quad \lor \quad \cos\left(\frac{3\beta}{2}\right) = 0 \quad \lor \quad \cos\left(\frac{3\gamma}{2}\right) = 0

Pretpostavimo da je prvi faktor jednak nuli. Kako je α \alpha ugao trougla, važi 0<α<180, 0^\circ < \alpha < 180^\circ , pa je 0<3α2<270. 0^\circ < \frac{3\alpha}{2} < 270^\circ . Jedino rešenje u ovom intervalu je:

3α2=90    3α=180    α=60\frac{3\alpha}{2} = 90^\circ \implies 3\alpha = 180^\circ \implies \alpha = 60^\circ

Zbog simetrije, isti zaključak važi i za ostale uglove. Time je dokazano da bar jedan ugao trougla mora biti 60. 60^\circ .

Balkan Tutor Sva Prava Zadržana © 2026

Politika privatnosti