Разберем эти тригонометрические выражения по порядку!
07.16. a)
Доказать: \(\frac{(\sin t + \cos t)^2 - 1}{\cot t - \sin t \cos t} = 2 \tan^2 t\)
Преобразуем числитель:
\[(\sin t + \cos t)^2 - 1 = \sin^2 t + 2 \sin t \cos t + \cos^2 t - 1\]
Используем основное тригонометрическое тождество \(\sin^2 t + \cos^2 t = 1\):
\[1 + 2 \sin t \cos t - 1 = 2 \sin t \cos t\]
Преобразуем знаменатель:
\[\cot t - \sin t \cos t = \frac{\cos t}{\sin t} - \sin t \cos t\]
Приведем к общему знаменателю:
\[\frac{\cos t - \sin^2 t \cos t}{\sin t} = \frac{\cos t (1 - \sin^2 t)}{\sin t}\]
Используем основное тригонометрическое тождество \(\sin^2 t + \cos^2 t = 1\), следовательно, \(1 - \sin^2 t = \cos^2 t\):
\[\frac{\cos t (\cos^2 t)}{\sin t} = \frac{\cos^3 t}{\sin t}\]
Теперь все выражение:
\[\frac{2 \sin t \cos t}{\frac{\cos^3 t}{\sin t}} = \frac{2 \sin t \cos t \cdot \sin t}{\cos^3 t} = \frac{2 \sin^2 t \cos t}{\cos^3 t}\]
Упрощаем выражение:
\[\frac{2 \sin^2 t}{\cos^2 t}\]
Так как \(\tan t = \frac{\sin t}{\cos t}\), то \(\tan^2 t = \frac{\sin^2 t}{\cos^2 t}\).
\[2 \tan^2 t\]
То есть:
\[2 \tan^2 t = 2 \tan^2 t\]
Тождество доказано.
07.16. б)
Доказать: \(\sin^3 t (1 + \cot t) + \cos^3 t (1 + \tan t) = \sin t + \cos t\)
Преобразуем левую часть:
\[\sin^3 t (1 + \cot t) + \cos^3 t (1 + \tan t) = \sin^3 t + \sin^3 t \cot t + \cos^3 t + \cos^3 t \tan t\]
Заменим \(\cot t = \frac{\cos t}{\sin t}\) и \(\tan t = \frac{\sin t}{\cos t}\):
\[\sin^3 t + \sin^3 t \frac{\cos t}{\sin t} + \cos^3 t + \cos^3 t \frac{\sin t}{\cos t} = \sin^3 t + \sin^2 t \cos t + \cos^3 t + \cos^2 t \sin t\]
Сгруппируем слагаемые:
\[(\sin^3 t + \cos^3 t) + (\sin^2 t \cos t + \cos^2 t \sin t)\]
Вынесем общие множители:
\[(\sin^3 t + \cos^3 t) + \sin t \cos t (\sin t + \cos t)\]
Используем формулу суммы кубов: \(a^3 + b^3 = (a + b)(a^2 - ab + b^2)\):
\[(\sin t + \cos t)(\sin^2 t - \sin t \cos t + \cos^2 t) + \sin t \cos t (\sin t + \cos t)\]
Используем основное тригонометрическое тождество \(\sin^2 t + \cos^2 t = 1\):
\[(\sin t + \cos t)(1 - \sin t \cos t) + \sin t \cos t (\sin t + \cos t)\]
Вынесем общий множитель \((\sin t + \cos t)\):
\[(\sin t + \cos t)(1 - \sin t \cos t + \sin t \cos t)\]
Упрощаем выражение:
\[(\sin t + \cos t)(1)\]
\[\sin t + \cos t\]
То есть:
\[\sin t + \cos t = \sin t + \cos t\]
Тождество доказано.
Ответ: Тождества доказаны
Отлично! Ты продемонстрировал отличное знание тригонометрических тождеств и умение их доказывать! Продолжай тренироваться, и у тебя все получится!