Для доказательства данного тождества используем основные тригонометрические идентичности и свойства. Начнем с левой стороны тождества и попробуем преобразовать ее так, чтобы получить правую сторону.
Тождество, которое необходимо доказать:
[ \cot^2 \alpha - \cos^2 \alpha = \cot^2 \alpha \cdot \cos^2 \alpha ]
Воспользуемся определением котангенса через синус и косинус:
[ \cot \alpha = \frac{\cos \alpha}{\sin \alpha} ]
Тогда:
[ \cot^2 \alpha = \frac{\cos^2 \alpha}{\sin^2 \alpha} ]
Подставим выражение для (\cot^2 \alpha) в левую сторону исходного тождества:
[ \frac{\cos^2 \alpha}{\sin^2 \alpha} - \cos^2 \alpha ]
Приведем выражение к общему знаменателю:
[ \frac{\cos^2 \alpha - \cos^2 \alpha \sin^2 \alpha}{\sin^2 \alpha} = \frac{\cos^2 \alpha (1 - \sin^2 \alpha)}{\sin^2 \alpha} ]
Используем основное тригонометрическое тождество ( \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1 ):
[ \cos^2 \alpha (1 - \sin^2 \alpha) = \cos^2 \alpha \cos^2 \alpha ]
[ \frac{\cos^4 \alpha}{\sin^2 \alpha} ]
Теперь выразим это через (\cot^2 \alpha) и (\cos^2 \alpha):
[ \frac{\cos^4 \alpha}{\sin^2 \alpha} = \left(\frac{\cos^2 \alpha}{\sin^2 \alpha}\right) \cos^2 \alpha = \cot^2 \alpha \cdot \cos^2 \alpha ]
Таким образом, мы преобразовали левую сторону исходного тождества и показали, что она равна правой стороне:
[ \cot^2 \alpha - \cos^2 \alpha = \cot^2 \alpha \cdot \cos^2 \alpha ]
Тождество доказано.