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Prove that \( \left(\frac{1}{\cos \theta}-\tan \theta\right)^{2}=\frac{1-\sin \theta}{1+\sin \theta} \)

Ask by Williams Kirk. in South Africa
Mar 09,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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

Solución

1. Write the left-hand side (LHS) as \[ \left(\frac{1}{\cos \theta} - \tan \theta\right)^2. \] 2. Recall that \[ \tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta}. \] Thus, \[ \frac{1}{\cos \theta} - \tan \theta = \frac{1}{\cos \theta} - \frac{\sin \theta}{\cos \theta} = \frac{1 - \sin \theta}{\cos \theta}. \] 3. Then the expression becomes \[ \left(\frac{1 - \sin \theta}{\cos \theta}\right)^2 = \frac{(1 - \sin \theta)^2}{\cos^2 \theta}. \] 4. Recall the Pythagorean identity \[ \cos^2 \theta = 1 - \sin^2 \theta. \] Notice that \[ 1 - \sin^2 \theta = (1 - \sin \theta)(1 + \sin \theta). \] Hence, \[ \cos^2 \theta = (1 - \sin \theta)(1 + \sin \theta). \] 5. Substitute this into the expression: \[ \frac{(1 - \sin \theta)^2}{(1 - \sin \theta)(1 + \sin \theta)}. \] 6. Cancel the common factor \(1 - \sin \theta\) (provided \(1 - \sin \theta \neq 0\)): \[ \frac{1 - \sin \theta}{1 + \sin \theta}. \] Thus, we have proven that \[ \left(\frac{1}{\cos \theta} - \tan \theta\right)^2 = \frac{1 - \sin \theta}{1 + \sin \theta}. \]

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To prove the equation \[ \left(\frac{1}{\cos \theta}-\tan \theta\right)^{2}=\frac{1-\sin \theta}{1+\sin \theta}, \] we will start by simplifying the left-hand side. 1. Rewrite \(\tan \theta\) in terms of sine and cosine: \[ \tan \theta = \frac{\sin \theta}{\cos \theta}. \] This gives us: \[ \frac{1}{\cos \theta} - \tan \theta = \frac{1}{\cos \theta} - \frac{\sin \theta}{\cos \theta} = \frac{1 - \sin \theta}{\cos \theta}. \] 2. Now, square both sides: \[ \left(\frac{1}{\cos \theta} - \tan \theta\right)^{2} = \left(\frac{1 - \sin \theta}{\cos \theta}\right)^{2} = \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{\cos^{2} \theta}. \] 3. Now focus on the right-hand side of the original equation: \[ \frac{1 - \sin \theta}{1 + \sin \theta}. \] 4. To simplify the right-hand side and make it easier to work with, we multiply the numerator and the denominator by \(1 - \sin \theta\): \[ \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{(1 + \sin \theta)(1 - \sin \theta)} = \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{1 - \sin^{2} \theta} = \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{\cos^{2} \theta}. \] 5. Now we see that both sides are equal: \[ \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{\cos^{2} \theta} = \frac{(1 - \sin \theta)^{2}}{\cos^{2} \theta}. \] Thus, we have proven that \[ \left(\frac{1}{\cos \theta}-\tan \theta\right)^{2}=\frac{1-\sin \theta}{1+\sin \theta}. \] These two expressions are indeed equal.

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