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beweisen tan(2u)=(2cot(u))/(csc^2(u)-2)

Lösung

beweisen

tan (2 u) = \frac{2 cot ( u )}{csc ^{2} ( u ) - 2}

Wahr

Schritte zur Lösung

tan (2 u) = \frac{2 cot ( u )}{csc ^{2} ( u ) - 2}

Manipuliere die rechte Seite

\frac{2 cot ( u )}{csc ^{2} ( u ) - 2}

Drücke mit sin, cos aus

\frac{2 cot ( u )}{- 2 + csc ^{2} ( u )}

Verwende die grundlegende trigonometrische Identität:

cot (x) = \frac{cos ( x )}{sin ( x )}

= \frac{2 \cdot \frac{c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + csc ^{2} ( u )}

Verwende die grundlegende trigonometrische Identität:

csc (x) = \frac{1}{sin ( x )}

= \frac{2 \cdot \frac{c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + ( \frac{1}{s i n ( u )} ) ^{2}}

Vereinfache

\frac{2 \cdot \frac{c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + ( \frac{1}{s i n ( u )} ) ^{2}} : \frac{2 cos ( u ) sin ( u )}{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}

\frac{2 \cdot \frac{c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + ( \frac{1}{s i n ( u )} ) ^{2}}

(\frac{1}{sin ( u )})^{2} = \frac{1}{sin ^{2} ( u )}

(\frac{1}{sin ( u )})^{2}

Wende Exponentenregel an:

(\frac{a}{b})^{c} = \frac{a ^{c}}{b ^{c}}

= \frac{1 ^{2}}{sin ^{2} ( u )}

Wende Regel an

1^{a} = 1

1^{2} = 1

= \frac{1}{sin ^{2} ( u )}

= \frac{2 \cdot \frac{c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + \frac{1}{s i n ^{2} ( u )}}

Multipliziere

2 \cdot \frac{cos ( u )}{sin ( u )} : \frac{2 cos ( u )}{sin ( u )}

2 \cdot \frac{cos ( u )}{sin ( u )}

Multipliziere Brüche:

a \cdot \frac{b}{c} = \frac{a \cdot b}{c}

= \frac{cos ( u ) \cdot 2}{sin ( u )}

= \frac{\frac{2 c o s ( u )}{s i n ( u )}}{- 2 + \frac{1}{s i n ^{2} ( u )}}

Wende Bruchregel an:

\frac{\frac{b}{c}}{a} = \frac{b}{c \cdot a}

= \frac{cos ( u ) \cdot 2}{sin ( u ) ( - 2 + \frac{1}{s i n ^{2} ( u )} )}

Füge

- 2 + \frac{1}{sin ^{2} ( u )}

zusammen:

\frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ^{2} ( u )}

- 2 + \frac{1}{sin ^{2} ( u )}

Wandle das Element in einen Bruch um:

2 = \frac{2 sin ^{2} ( u )}{sin ^{2} ( u )}

= - \frac{2 sin ^{2} ( u )}{sin ^{2} ( u )} + \frac{1}{sin ^{2} ( u )}

Da die Nenner gleich sind, fasse die Brüche zusammen.:

\frac{a}{c} \pm \frac{b}{c} = \frac{a \pm b}{c}

= \frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ^{2} ( u )}

= \frac{2 cos ( u )}{\frac{- 2 s i n ^{2} ( u ) + 1}{s i n ^{2} ( u )} sin ( u )}

Multipliziere

sin (u) \frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ^{2} ( u )} : \frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ( u )}

sin (u) \frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ^{2} ( u )}

Multipliziere Brüche:

a \cdot \frac{b}{c} = \frac{a \cdot b}{c}

= \frac{( - 2 sin ^{2} ( u ) + 1 ) sin ( u )}{sin ^{2} ( u )}

Streiche die gemeinsamen Faktoren:

sin (u)

= \frac{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}{sin ( u )}

= \frac{2 cos ( u )}{\frac{- 2 s i n ^{2} ( u ) + 1}{s i n ( u )}}

Wende Bruchregel an:

\frac{a}{\frac{b}{c}} = \frac{a \cdot c}{b}

= \frac{cos ( u ) \cdot 2 sin ( u )}{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}

= \frac{2 cos ( u ) sin ( u )}{- 2 sin ^{2} ( u ) + 1}

= \frac{2 cos ( u ) sin ( u )}{1 - 2 sin ^{2} ( u )}

Umschreiben mit Hilfe von Trigonometrie-Identitäten

\frac{2 cos ( u ) sin ( u )}{1 - 2 sin ^{2} ( u )}

Verwende die Doppelwinkelidentität:

1 - 2 sin^{2} (x) = cos (2 x)

= \frac{2 cos ( u ) sin ( u )}{cos ( 2 u )}

Verwende die Doppelwinkelidentität:

2 sin (x) cos (x) = sin (2 x)

= \frac{sin ( 2 u )}{cos ( 2 u )}

= \frac{sin ( 2 u )}{cos ( 2 u )}

Verwende die grundlegende trigonometrische Identität:

\frac{sin ( x )}{cos ( x )} = tan (x)

= tan (2 u)

Wir haben gezeigt, dass beide Seiten die gleiche Form annehmen können

\Rightarrow Wahr

(sin (x))^{2} + (cos (x))^{2} = 1

csc^{2} (x) cos^{2} (x) = csc^{2} (x) - 1

1 - 2 cos^{2} (x) + cos^{4} (x) = sin^{4} (x)

sec (x) - \frac{cos ( x )}{1 + sin ( x )} = tan (x)

tan (x) + cot (x) = (sec (x)) (csc (x))