Краткий ответ:
1)
Преобразуем левую часть тождества:
Тождество доказано.
2)
Преобразуем левую часть тождества:
Преобразуем правую часть тождества:
Тождество доказано.
3)
Преобразуем левую часть тождества:
Тождество доказано.
4)
Преобразуем правую часть тождества:
Тождество доказано.
Подробный ответ:
1)
Преобразуем левую часть:
Начнем с преобразования левой части тождества:
Используем формулу для удвоенного угла: . Подставим её в выражение:
Далее воспользуемся тождеством , чтобы заменить на . Получим:
Теперь упростим знаменатель. Заметим, что , что даёт нам:
Теперь можно выразить это как:
Сокращаем в числителе и знаменателе:
Теперь выражаем это через тангенс. Так как , получаем:
Тождество доказано.
2)
Преобразуем левую часть:
Начнем с преобразования левой части:
Используем формулу для синуса двойного угла , что даёт:
Теперь раскроем числитель:
Преобразуем правую часть:
Теперь преобразуем правую часть:
Применим формулу для тангенса двойного угла . Выразим это через тангенс:
Упростим это выражение:
Тождество доказано.
3)
Преобразуем левую часть:
Используем формулу для тангенса суммы углов:
Так как , получаем:
Преобразуем правую часть:
Теперь преобразуем правую часть:
Используем тождество для синуса и косинуса двойного угла и . Подставляем в правую часть:
Теперь выражаем это через тангенс, зная, что , получаем:
Тождество доказано.
4)
Преобразуем правую часть:
Применим формулу для котангенса квадрат:
Используем формулы для синуса и косинуса суммы углов:
Подставляем :
Упростим:
Преобразуем:
Тождество доказано.