证明 1+cos⁡θsin⁡θ+sin⁡θ1+cos⁡θ=2csc⁡θ\frac{1 + \cos \theta}{\sin \theta} + \frac{\sin \theta}{1 + \cos \theta} = 2 \csc \theta。

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完整解法

5(a)

1. Combine the fractions on the left-hand side over a common denominator.

LHS=(1+cos⁡θ)2+sin⁡2θsin⁡θ(1+cos⁡θ)\text{LHS} = \frac{(1 + \cos \theta)^2 + \sin^2 \theta}{\sin \theta (1 + \cos \theta)}

2. Expand the numerator.

LHS=1+2cos⁡θ+cos⁡2θ+sin⁡2θsin⁡θ(1+cos⁡θ)\text{LHS} = \frac{1 + 2\cos \theta + \cos^2 \theta + \sin^2 \theta}{\sin \theta (1 + \cos \theta)}

3. Apply the Pythagorean identity to simplify the numerator.

Since sin⁡2θ+cos⁡2θ=1\sin^2 \theta + \cos^2 \theta = 1,
LHS=1+2cos⁡θ+1sin⁡θ(1+cos⁡θ)\text{LHS} = \frac{1 + 2\cos \theta + 1}{\sin \theta (1 + \cos \theta)}
LHS=2+2cos⁡θsin⁡θ(1+cos⁡θ)\text{LHS} = \frac{2 + 2\cos \theta}{\sin \theta (1 + \cos \theta)}

4. Factorise the numerator and simplify to reach the right-hand side.

LHS=2(1+cos⁡θ)sin⁡θ(1+cos⁡θ)\text{LHS} = \frac{2(1 + \cos \theta)}{\sin \theta (1 + \cos \theta)}
LHS=2sin⁡θ\text{LHS} = \frac{2}{\sin \theta}
LHS=2csc⁡θ=RHS\text{LHS} = 2 \csc \theta = \text{RHS}

答案

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