Trigonometrijska Jednacina
1. Postavićemo jednačinu: $$2\sin^4 x - 2\cos^4 x - 1 = 0$$
2. Primetimo da $$\sin^4 x - \cos^4 x = (\sin^2 x)^2 - (\cos^2 x)^2$$ je razlika kvadrata, pa možemo faktorisati kao $$(\sin^2 x - \cos^2 x)(\sin^2 x + \cos^2 x)$$.
3. Znamo da je $$\sin^2 x + \cos^2 x =1$$, pa je jednačina sada
$$2(\sin^2 x - \cos^2 x) - 1 = 0$$
4. Iz toga sledi:
$$2(\sin^2 x - \cos^2 x) = 1$$
$$\sin^2 x - \cos^2 x = \frac{1}{2}$$
5. Koristeći identitet $$\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$$, dobijamo:
$$\sin^2 x - (1 - \sin^2 x) = \frac{1}{2}$$
$$2\sin^2 x - 1 = \frac{1}{2}$$
6. Dodajemo 1 na obe strane:
$$2\sin^2 x = \frac{3}{2}$$
7. Delimo sa 2:
$$\sin^2 x = \frac{3}{4}$$
8. Izvući koren (uzimajući u obzir i pozitivne i negativne vrednosti):
$$\sin x = \pm \frac{\sqrt{3}}{2}$$
9. Rešenja jednačine su vrednosti $$x$$ za koje je $$\sin x = \frac{\sqrt{3}}{2}$$ ili $$\sin x = -\frac{\sqrt{3}}{2}$$.
10. Poznato je da su rešenja funkcije sinusa za $$\sin x = \frac{\sqrt{3}}{2}$$:
$$x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi$$ i $$x = \frac{2\pi}{3} + 2k\pi, k \in \mathbb{Z}$$
11. Za $$\sin x = -\frac{\sqrt{3}}{2}$$ rešenja su:
$$x = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi$$ i $$x = -\frac{2\pi}{3} + 2k\pi, k \in \mathbb{Z}$$
12. U intervalu $$[-P,P]$$ označavamo rešenja sa $$P = \pi$$:
Za k=0:
$$x \in \left\{ -\frac{2\pi}{3}, -\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3} \right\}$$
Za k=\pm 1 nema dodatnih rešenja u intervalu $$[-\pi, \pi]$$ jer interval pokriva samo jedan pun krug oko nule.
Odgovor: Rešenja jednačine u intervalu $$[-\pi, \pi]$$ su
$$x = -\frac{2\pi}{3}, -\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}$$.