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Prove that: \( \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta}-\frac{1}{\cos \theta}=2 \cdot \sin \theta \)

Ask by Adkins Marsh. in South Africa
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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\[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta} - \frac{1}{\cos \theta} = 2\sin \theta \]

Solución

1. Rewrite the expression: \[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta} - \frac{1}{\cos \theta}. \] 2. Combine the terms over the common denominator: \[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2} - 1}{\cos \theta}. \] 3. Expand the squared term in the numerator: \[ (\sin \theta+\cos \theta)^{2} = \sin^{2}\theta + 2\sin \theta\cos \theta + \cos^{2}\theta. \] 4. Utilize the Pythagorean identity \( \sin^{2}\theta + \cos^{2}\theta = 1 \): \[ \sin^{2}\theta + 2\sin \theta\cos \theta + \cos^{2}\theta = 1 + 2\sin \theta\cos \theta. \] 5. Substitute this back into the expression: \[ \frac{(1 + 2\sin \theta\cos \theta) - 1}{\cos \theta} = \frac{2\sin \theta\cos \theta}{\cos \theta}. \] 6. Cancel \( \cos \theta \) in the numerator and denominator (assuming \( \cos \theta \neq 0 \)): \[ 2\sin \theta. \] Thus, the given identity is proven: \[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta} - \frac{1}{\cos \theta} = 2\sin \theta. \]

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Bonus Knowledge

To prove the equation \[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta}-\frac{1}{\cos \theta}=2 \cdot \sin \theta, \] let's start by simplifying the left-hand side: 1. Expand \((\sin \theta + \cos \theta)^2\): \[ (\sin \theta + \cos \theta)^2 = \sin^2 \theta + 2\sin \theta \cos \theta + \cos^2 \theta = 1 + 2\sin \theta \cos \theta, \] since \(\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1\). 2. Substitute this into the expression: \[ \frac{(\sin \theta + \cos \theta)^2}{\cos \theta} - \frac{1}{\cos \theta} = \frac{1 + 2\sin \theta \cos \theta}{\cos \theta} - \frac{1}{\cos \theta}. \] 3. Combine the fractions: \[ = \frac{1 + 2\sin \theta \cos \theta - 1}{\cos \theta} = \frac{2\sin \theta \cos \theta}{\cos \theta}. \] 4. Simplify the expression: \[ = 2\sin \theta. \] Thus, we confirm that \[ \frac{(\sin \theta+\cos \theta)^{2}}{\cos \theta}-\frac{1}{\cos \theta}=2 \cdot \sin \theta. \] Hence, the statement is proven.

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