¿Qué es arctan (-tan (x))?

Deje que [math] x \ in \ mathbb {R} \ setminus \ {\ frac {\ pi} {2} + p \ pi / p \ in \ mathbb {Z} \} [/ math]

Primero [matemáticas] \ arctan (- \ tan (x)) = \ arctan (\ tan (-x)) [/ math]

Existe [math] k \ in \ mathbb {Z} [/ math] como [math] x \ in \ left) – \ frac {\ pi} {2} + k \ pi, \ frac {\ pi} { 2} + k \ pi \ right ([/ matemáticas]

entonces [math] -x \ in \ left) – \ frac {\ pi} {2} -k \ pi, \ frac {\ pi} {2} -k \ pi \ right ([/ math]

Tenemos [matemáticas] \ tan (-x) = \ tan (-x + k \ pi) [/ matemáticas]

Y [math] -x + k \ pi \ in \ left) – \ frac {\ pi} {2}, \ frac {\ pi} {2} \ right ([/ math]

entonces [matemática] \ arctan (\ tan (-x)) = \ arctan (\ tan (-x + k \ pi)) [/ math]

[matemáticas] = – x + k \ pi [/ matemáticas]

Sin embargo, [matemáticas] – \ frac {\ pi} {2} + k \ pi <x <\ frac {\ pi} {2} + k \ pi \ Leftrightarrow \ left (\ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \ right) -1 <k <\ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} [/ math]

Así [matemáticas] k = \ lfloor \ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \ rfloor [/ math]

Y [matemáticas] \ arctan (- \ tan (x)) = – x + \ lfloor \ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \ rfloor \ pi [/ math]

o [matemáticas] \ arctan (- \ tan (x)) = \ left (- \ frac {x} {\ pi} – \ frac {1} {2} + \ lfloor \ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \ rfloor + \ frac {1} {2} \ right) \ pi [/ math]

[matemáticas] = \ left (- \ left \ {\ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \ right \} + \ frac {1} {2} \ right) \ pi [/ matemáticas]

Comencemos con la ecuación.

[matemáticas] \ tan x = \ tan a [/ matemáticas]

Una línea es dos rayos. Tangente, siendo la pendiente de una línea, es la pendiente de dos rayos. Entonces, hay dos ángulos, [matemática] 180 ^ \ circ [/ matemática] separados, que tienen la misma tangente.

[matemática] x = a + 180 ^ \ circ k \ quad [/ matemática] para entero [matemática] k. [/ matemática]

Como [math] \ tan (-x) = – \ tan x [/ math], tenemos [math] \ arctan (-y) = – \ arctan y [/ math].

Entonces

[matemáticas] \ arctan (- \ tan x) = – \ arctan (\ tan x) [/ math]

[matemáticas] \ arctan (- \ tan x) = – (x + 180 ^ \ circ k) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ arctan (- \ tan x) = -x + 180 ^ \ circ k \ quad [/ matemáticas]

Negué el signo de [math] k [/ math] que no cambia el conjunto de soluciones.

[matemáticas] – \ tan x = \ tan (-x) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ arctan (- \ tan x) = \ arctan (\ tan (-x)) = – x [/ matemáticas]

[matemáticas] -x, x \ in (- \ frac {\ pi} {2}; \ frac {\ pi} {2}) [/ matemáticas]

Para quienes gustan de las fórmulas generales: [matemáticas] – \ pi (\ {\ frac {x} {\ pi} + \ frac {1} {2} \} – \ frac {1} {2}) [/ matemáticas]