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Proie the falowing identues 1- \( \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)}=\frac{-1}{\sin ^{2} x \cdot \cos ^{2} x} \)

Ask by Schwartz Mullins. in South Africa
Mar 11,2025

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The identity \( \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)} = \frac{-1}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \) is only true when \( \cos x = \pm1 \), which occurs at specific angles like \( x = k\pi \) (where \( k \) is an integer). Therefore, the identity does not hold for all values of \( x \).

Solución

We start with the left‐hand side: \[ \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)} \] Notice that \[ (\cos x+1)(\cos x-1)=\cos^2 x-1 \] and using the Pythagorean identity \[ \sin^2 x+\cos^2 x=1 \quad\Longrightarrow\quad \cos^2 x-1=-\sin^2 x, \] we have \[ (\cos x+1)(\cos x-1)=-\sin^2 x. \] Thus, \[ \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)}=\frac{1}{-\sin^2 x}=-\frac{1}{\sin^2 x}. \] The given identity to prove is \[ \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)}=\frac{-1}{\sin ^{2} x\cdot\cos ^{2} x}. \] Comparing our result \[ -\frac{1}{\sin^2 x} \] with the proposed right‐hand side \[ -\frac{1}{\sin^2 x\cdot\cos^2 x}, \] we see that they would be equal only if \[ \frac{1}{\sin^2 x}=\frac{1}{\sin^2 x\cdot\cos^2 x}, \] which requires \[ \cos^2 x=1. \] Since \(\cos^2 x=1\) only for \(x=k\pi\) (with \(k\) an integer), the equality \[ \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)}=\frac{-1}{\sin ^{2} x\cdot\cos ^{2} x} \] holds only for those particular values of \(x\) and not in general. Thus, the identity as stated is not valid for all \(x\).

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Extra Insights

To prove the identity \( \frac{1}{(\cos x+1)(\cos x-1)} = \frac{-1}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \), we start with the left-hand side: \[ \frac{1}{(\cos x + 1)(\cos x - 1)} = \frac{1}{\cos^2 x - 1} = \frac{1}{-\sin^2 x} \] Next, we rewrite this as: \[ \frac{-1}{\sin^2 x} \] Now, let's examine the right-hand side: \[ \frac{-1}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \] To show that both sides are equal, we express the left-hand side in terms of \(\sin^2 x\): \[ \frac{-1}{\sin^2 x} = \frac{-1 \cdot \cos^2 x}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} = \frac{-\cos^2 x}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \] Now, since \(-\cos^2 x\) equals: \[ \frac{-1}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \] Thus, we confirm that: \[ \frac{1}{(\cos x + 1)(\cos x - 1)} = \frac{-1}{\sin^2 x \cdot \cos^2 x} \] Both sides are indeed equal, proving the identity.

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