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Comment simplifier (cos(x))⁴
alphonsio

Voici la forme simplifiée de (cos(x))4(\cos(x))^4 :
cos4(x)=3+4cos(2x)+cos(4x)8\cos^4(x) = \frac{3 + 4\cos(2x) + \cos(4x)}{8}


On peut simplifier (cos(x))4(\cos(x))^4 en utilisant une identité trigonométrique de puissance réduite.

Voici comment faire :

cos4(x)=(cos2(x))2\cos^4(x) = \left( \cos^2(x) \right)^2

Et on sait que :

cos2(x)=1+cos(2x)2\cos^2(x) = \frac{1 + \cos(2x)}{2}

Donc :

cos4(x)=(1+cos(2x)2)2\cos^4(x) = \left( \frac{1 + \cos(2x)}{2} \right)^2

Développons ça :

cos4(x)=(1+cos(2x))24\cos^4(x) = \frac{(1 + \cos(2x))^2}{4}

Développons le carré au numérateur :

(1+cos(2x))2=1+2cos(2x)+cos2(2x)(1 + \cos(2x))^2 = 1 + 2\cos(2x) + \cos^2(2x)

Et pour cos2(2x)\cos^2(2x), on applique encore une fois l'identité de demi-angle :

cos2(2x)=1+cos(4x)2\cos^2(2x) = \frac{1 + \cos(4x)}{2}

Donc au final :

cos4(x)=1+2cos(2x)+1+cos(4x)24\cos^4(x) = \frac{1 + 2\cos(2x) + \frac{1 + \cos(4x)}{2}}{4}

Mettons tout ça au même dénominateur :

cos4(x)=2+4cos(2x)+1+cos(4x)8=3+4cos(2x)+cos(4x)8\cos^4(x) = \frac{2 + 4\cos(2x) + 1 + \cos(4x)}{8} = \frac{3 + 4\cos(2x) + \cos(4x)}{8}

Résultat simplifié :

cos4(x)=3+4cos(2x)+cos(4x)8\boxed{\cos^4(x) = \frac{3 + 4\cos(2x) + \cos(4x)}{8}}