Конечно, давайте разберем это доказательство шаг за шагом. Нам нужно доказать, что:
[\frac{1 - \cos 2a + \sin 2a}{1 + \cos 2a + \sin 2a} = \tan a.]
Для начала, вспомним основные тригонометрические тождества:
- (\cos 2a = \cos^2 a - \sin^2 a)
- (\sin 2a = 2 \sin a \cos a)
Теперь подставим эти выражения в нашу исходную дробь:
[\frac{1 - (\cos^2 a - \sin^2 a) + 2 \sin a \cos a}{1 + (\cos^2 a - \sin^2 a) + 2 \sin a \cos a}.]
Раскроем скобки в числителе и знаменателе:
Числитель:
[1 - \cos^2 a + \sin^2 a + 2 \sin a \cos a]
Знаменатель:
[1 + \cos^2 a - \sin^2 a + 2 \sin a \cos a]
Теперь заметим, что (1 - \cos^2 a + \sin^2 a = \sin^2 a + \sin^2 a = 2 \sin^2 a.) Подставим это в числитель. Аналогично преобразуем знаменатель с учетом (1 + \cos^2 a - \sin^2 a = \cos^2 a + \cos^2 a = 2 \cos^2 a.)
Числитель:
[2 \sin^2 a + 2 \sin a \cos a]
Знаменатель:
[2 \cos^2 a + 2 \sin a \cos a]
Разделим числитель и знаменатель на 2:
[\frac{\sin^2 a + \sin a \cos a}{\cos^2 a + \sin a \cos a}]
Теперь разделим числитель и знаменатель на (\cos^2 a):
[\frac{\frac{\sin^2 a}{\cos^2 a} + \frac{\sin a \cos a}{\cos^2 a}}{1 + \frac{\sin a \cos a}{\cos^2 a}}]
Упростим дроби в числителе и знаменателе:
[\frac{\tan^2 a + \tan a}{1 + \tan a}]
Вынесем (\tan a) за скобки в числителе:
[\frac{\tan a (\tan a + 1)}{1 + \tan a}]
Теперь сократим ((\tan a + 1)) в числителе и знаменателе:
[\tan a]
Таким образом, мы доказали, что:
[\frac{1 - \cos 2a + \sin 2a}{1 + \cos 2a + \sin 2a} = \tan a.]
Готово!