Soluzioni
  • Disegniamo il triangolo rettangolo, retto in A

     

    Rappresentazione del triangolo rettangolo retto in A

     

    Poniamo x = B hatAD, dobbiamo determinare l'angolo di modo che:

    AD+BD = (3+√(3))/(3)AC

    sapendo che A hatBC = 30°

    Ricordando che la somma degli angoli interni di un triangolo è di 180 gradi possiamo asserire che:

    A hatDB = 180°-D hatAB-A hatBD = 180°-(x+30°)

    Facciamo intervenire il teorema dei seni al triangolo ADB, grazie al quale si ha:

    (BD)/(sin(x)) = (AD)/(sin(30°))

    Ricordando che il seno di 30° vale (1)/(2), la precedente relazione diventa

    (BD)/(sin(x)) = (AD)/((1)/(2)) ⇒ BD = 2ADsin(x)

    Applicando ancora una volta il teorema dei seni al triangolo ADC potremo scrivere:

    (AD)/(sin(60°)) = (AC)/(sin(x+30°))

    Il seno di 60° vale (√(3))/(2) di conseguenza la precedente relazione si riscriverà come:

    AC = (2)/(√(3))ADsin(x+30°)

    Eseguiamo una razionalizzazione cosicché l'uguaglianza si riscriva come:

    AC = (2√(3))/(3)ADsin(x+30°)

    Sostituiamo gli elementi trovati nella relazione:

    AD+BD = (√(3)+3)/(2)AC

    Essa diventerà:

    AD+2ADsin(x) = ((√(3)+3)/(2))·(2√(3))/(3)ADsin(x+30°)

    Semplifichiamo AD membro a membro e svolgiamo i conti:

    1+2sin(x) = (1+√(3))sin(x+30°)

    Per la formula di addizione del seno:

    sin(x+30°) = (cos(x))/(2)+(√(3))/(2)sin(x)

    L'equazione diventerà quindi:

    (1+√(3))cos(x)+(-1+√(3))sin(x) = 2

    Quella scritta è un'equazione lineare in seno e coseno che può essere risolta con le formule parametriche.

    Poniamo t = tan((x)/(2)), il seno si riscriverà come:

    sin(x) = (2t)/(1+t^2)

    mentre il coseno è:

    cos(x) = (1-t^2)/(1+t^2)

    L'equazione si riscrive come:

    (-(3+√(3))t^2+2(-1+√(3))-1+√(3))/(2(1+t^2)) = 0

    Il denominatore è sempre diverso da zero perché somma di due quadrati positivi, l'equazione frazionaria è equivalente all'equazione di secondo grado completa:

    -(3+√(3))t^2+2 (-1+√(3))t-1+√(3) = 0

    Il discriminante associato è:

    Δ = (2(-1+√(3)))^2+4 (3+√(3))(√(3)-1) = 16

    Le soluzioni sono:

    t_(1,2) = (-2(-1+√(3))±4)/(-2(3+√(3))) ⇒ t_(1) = (1)/(√(3)) ∧ t_(2) = -2+√(3)

    La soluzione t_2 non è accettabile per motivi geometrici. Da t_(1) = (1)/(√(3)) segue che:

    tan((x)/(2)) = (1)/(√(3)) ⇒ x = 60°

    che è il risultato voluto.

    Risposta di Ifrit
 
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