Подробный ответ:
1)
Дано:
Нужно доказать это тождество.
Шаг 1. Преобразуем левую часть. Заметим, что выражение содержит разность четвёртых степеней косинуса и синуса:
Используем формулу разности квадратов:
Подставим , :
Шаг 2. Используем фундаментальное тригонометрическое тождество:
Тогда:
Шаг 3. Подставим это обратно в исходное выражение:
Шаг 4. Выразим через косинус сдвинутого аргумента:
Тогда левая часть:
Шаг 5. Используем формулу суммы косинусов:
Пусть:
Шаг 6. Найдём полусумму и полуразность:
Шаг 7. Подставим в формулу суммы косинусов:
Шаг 8. Вычислим :
Шаг 9. Тогда левая часть равна:
Шаг 10. Получаем:
Тождество доказано.
2)
Дано:
Шаг 1. Сгруппируем два последних слагаемых и применим формулу суммы косинусов:
Пусть:
Шаг 2. Найдём полусумму и полуразность:
Шаг 3. Тогда:
Шаг 4. Исходное выражение теперь:
Шаг 5. Вычислим :
Шаг 6. Подставим:
Шаг 7. Тогда:
Тождество доказано.
3)
Дано:
Шаг 1. Представим выражение в числителе через известные формулы. Заметим, что можно оставить, а — преобразовать по формуле разности синусов:
Шаг 2. Применим к :
Шаг 3. Тогда числитель:
Шаг 4. Используем формулу двойного угла для :
Шаг 5. Числитель становится:
Шаг 6. Рассмотрим знаменатель:
Используем формулу для синуса двойного угла в квадрате:
Тогда:
Шаг 7. Подставляем в знаменатель:
Шаг 8. Тогда исходное выражение равно:
Шаг 9. При сокращаем числитель и знаменатель:
Ответ:
Тождество доказано.