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Question

Mathematics Question on Trigonometric Identities

Prove the following identities, where the angles involved are acute angles for which the expressions are defined:(cos A - sin A + 1)(cos A + sin A + 1)=cosec A + cot A\frac{(\text{cos A - sin A + 1})}{\text{(cos A + sin A + 1)}} = \text{cosec A + cot A}, using the identity cosec2 A = 1 + cot2 A.

Answer

(cos A - sin A + 1)(cos A + sin A + 1)=cosec A + cot A\frac{(\text{cos A - sin A + 1})}{\text{(cos A + sin A + 1)}} = \text{cosec A + cot A}

L.H.S = (cos A - sin A + 1)(cos A + sin A + 1)\frac{(\text{cos A - sin A + 1})}{\text{(cos A + sin A + 1)}}
=[cos Asin Asin Asin A +1sin A][cos Asin A+ sin Asin A1sin A]=\frac{\left [\frac{\text{cos A}}{\text{sin A}} -\frac{ \text{sin A}}{\text{sin A }}+ \frac{1}{\text{sin A}}\right]}{\left[\frac{\text{cos A}}{\text{sin A}} +\frac{\text{ sin A}}{\text{sin A}} - \frac{1}{\text{sin A}}\right]}

(cot A - 1 + cosec A)  (cot A + 1 - cosec A)⇒ \frac{\text{(cot A - 1 + cosec A) }}{\text{ (cot A + 1 - cosec A)}}

cot A - (1 - cosec A)  cot A+ (1 - cosec A)⇒ \frac{\text{cot A - (1 - cosec A) }}{\text{ cot A+ (1 - cosec A)}}

multiplying [cot A - (1 - cosec A)]\text{[cot A - (1 - cosec A)]} in numerator and denominator

=[(cot A) - (1 - cosec A) × (cot A) - (1 - cosec A)][(cot A) + (1 - cosec A)× (cot A) - (1 - cosec A)]= \frac{\text{[(cot A) - (1 - cosec A) × (cot A) - (1 - cosec A)]}}{\text{[(cot A) + (1 - cosec A)× (cot A) - (1 - cosec A)]}}

= [cot A - (1 - cosec A)]²[(cot A)² - (1 - cosecA)²]=\frac{\text{ [cot A - (1 - cosec A)]²}}{\text{[(cot A)² - (1 - cosecA)²]}}

=[cot² A + (1 -cosecA)² - 2cot A(1 - cosecA)][cot² A - (1 + cosec² A - 2cosec A)]= \frac{\text{[cot² A + (1 -cosecA)² - 2cot A(1 - cosecA)]}}{\text{[cot² A - (1 + cosec² A - 2cosec A)]}}

= (cot² A + 1 + cosec² A - 2cosec A - 2cot A + 2cot A cosec A)(cot²A - (1 + cosec² A - 2cosec A))=\frac{\text{ (cot² A + 1 + cosec² A - 2cosec A - 2cot A + 2cot A cosec A)}}{\text{(cot²A - (1 + cosec² A - 2cosec A))}}

=(2cosec² A+ 2cot A cosec A - 2cot A - 2cosecA)(cot² A - 1 - cosec² A + 2cosec A)= \frac{\text{(2cosec² A+ 2cot A cosec A - 2cot A - 2cosecA)}}{\text{(cot² A - 1 - cosec² A + 2cosec A)}}

= 2cosec A(cosec A+ cot A) - 2(cot A + cosec A)(cot² A - cosec² A - 1 + 2cosec A)=\frac{\text{ 2cosec A(cosec A+ cot A) - 2(cot A + cosec A)}}{\text{(cot² A - cosec² A - 1 + 2cosec A)}}

= (cosec A + cot A)(2cosec A - 2)(- 1 - 1 + 2cosec A)=\frac{\text{ (cosec A + cot A)(2cosec A - 2)}}{(\text{- 1 - 1 + 2cosec A)}}

= (cosec A + cot A)(2cosec A - 2)(2cosec A - 2)=\frac{\text{ (cosec A + cot A)(2cosec A - 2)}}{\text{(2cosec A - 2)}}

= cosec A + cot A=\text{ cosec A + cot A}

= R.H.S