TEKST ZADATKA
Za uglove trougla važi relacija sin3α+sin3β+sin3γ=0. Dokazati da je jedan ugao 60∘.
REŠENJE ZADATKA
Zbir uglova u trouglu je 180∘, pa važi:
α+β+γ=180∘ Primenjujemo formulu za zbir sinusa na prva dva člana jednačine sinx+siny=2sin2x+ycos2x−y:
sin3α+sin3β=2sin(23α+3β)cos(23α−3β) Iz relacije za uglove trougla izražavamo zbir α+β preko γ:
α+β=180∘−γ⟹23(α+β)=23(180∘−γ)=270∘−23γ Zamenjujemo ovo u izraz za sinus i koristimo redukcionu formulu sin(270∘−x)=−cosx:
sin(23α+3β)=sin(270∘−23γ)=−cos(23γ) Treći član jednačine transformišemo koristeći formulu za sinus dvostrukog ugla sin2x=2sinxcosx:
sin3γ=2sin(23γ)cos(23γ) Zamenjujemo dobijene izraze u početnu jednačinu:
−2cos(23γ)cos(23α−3β)+2sin(23γ)cos(23γ)=0 Izvlačimo zajednički faktor −2cos(23γ) ispred zagrade:
−2cos(23γ)[cos(23α−3β)−sin(23γ)]=0 Sada izražavamo sin(23γ) preko α i β, koristeći γ=180∘−(α+β):
sin(23γ)=sin(270∘−23(α+β))=−cos(23α+3β) Zamenjujemo ovo u izraz unutar zagrade:
−2cos(23γ)[cos(23α−3β)+cos(23α+3β)]=0 Primenjujemo formulu za zbir kosinusa cosx+cosy=2cos2x+ycos2x−y na izraz u zagradi:
cos(23α−3β)+cos(23α+3β)=2cos(23α)cos(2−3β) Kako je kosinus parna funkcija, važi cos(−x)=cosx, pa jednačina postaje:
−4cos(23α)cos(23β)cos(23γ)=0 Proizvod je jednak nuli ako je bar jedan od faktora jednak nuli. Dakle, važi bar jedno od sledećeg:
cos(23α)=0∨cos(23β)=0∨cos(23γ)=0 Pretpostavimo da je prvi faktor jednak nuli. Kako je α ugao trougla, važi 0∘<α<180∘, pa je 0∘<23α<270∘. Jedino rešenje u ovom intervalu je:
23α=90∘⟹3α=180∘⟹α=60∘ Zbog simetrije, isti zaključak važi i za ostale uglove. Time je dokazano da bar jedan ugao trougla mora biti 60∘.