กำหนดให้ 8cos2θ+8sec2θ=65
สำหรับบาง θ ที่ 0∘<θ<90∘
จงหาค่าของ 160sinθ2sin5θ2
,
จะเห็นว่าสมการ 8cos2θ+8sec2θ=65 สามารถเขียนให้อยู่ในรูปของ cos2θ ตัวแปรเดียวได้ เราจึงแทนค่าตัวแปร a=cos2θ จะได้สมการ
8a+8a=65
คูณตลอดด้วย a ตลอดทั้งสมการจากนั้นแยกตัวประกอบเป็นสองวงเล็บ โดยกำหนดให้ a≠0 จะได้
8a+8a=658a2+8=65a8a2−65a+8=0(8a−1)(a−8)=0
ซึ่งจะได้คำตอบของตัวแปร a สองคำตอบ คือ a=8 กับ a=18 แต่เนื่องจากว่า a=cos2θ ซึ่งคอสมีค่าไม่เกิน 1 จึงตัดคำตอบ a=8 ทิ้งไป และเหลือคำตอบเดียว คือ a=18 หรือเมื่อแทนค่า a=cos2θ กลับลงไปก็จะได้สมการ
cos2θ=18
พิจารณาจากเงื่อนไขของ θ ที่ว่า 0<θ<90∘ จะได้ว่า 0<2θ<180∘ (ต้องขยายช่วงเป็นสองเท่า เพราะเรากำลังแก้สมการตรีโกณที่มีมุมเป็นสองเท่า) เมื่อพิจารณาค่าของ 2θ แล้วพบว่า 2θ อยู่ในจตุภาคที่ 1 เท่านั้นเพราะว่า cos2θ มีค่าเป็นบวก
ดังนั้นเราจึงทราบว่า 0<2θ<90∘ หรือ 0<θ<45∘
สาเหตุที่เราต้องพิจารณาว่า θ อยู่ในช่วงที่แคบลงก็เพื่อจะจำกัดเครื่องหมายของค่า sin ของ θ ให้เหลือน้อยกรณีที่สุด เพื่อให้ง่ายต่อการคำนวณค่า 160sinθ2sin5θ2 มากที่สุด
,
จากขั้นตอนที่แล้ว เราทราบว่า cos2θ=18 และสิ่งที่โจทย์ต้องการให้คำนวณ คือ sinθ2 กับ sin5θ2 ซึ่งจะคำนวณได้ต้องทราบค่าตรีโกณของมุม θ ก่อน แล้วจึงจะคำนวณค่าตรีโกณของมุม θ2 ได้
ดังนั้นเราจึงเริ่มต้นจากการคำนวณค่า cosθ เพื่อนำไปใช้คำนวณต่อได้โดยใช้สูตร cos2θ=2cos2θ−1 จะได้
cos2θ=2cos2θ−118=2cos2θ−118+12=cos2θcos2θ=18+882cos2θ=916
เมื่อถอดรากที่สองทั้งสองข้างจะได้
cos2θ=916cos2θ=(34)2cosθ=±34
จะเห็นว่า cosθ มีโอกาสเป็น 34 หรือ −34 แต่เนื่องจากในขั้นตอนที่แล้วเราทราบว่า θ เป็นมุมแหลม เราจึงทราบว่า cosθ จะต้องมีค่าเป็นบวกเท่านั้น นั่นคือ cosθ=34
หลังจากนี้เราสามารถใช้สูตร cos2θ2=2cos2θ2−1 เพื่อคำนวณ cosθ2 และคำนวณค่า sinθ2 ต่อก็สามารถทำได้ แต่ในกรณีของข้อนี้ อาจจะทำให้การคำนวณยากเกินไป เราจึงจะใช้วิธีจัดรูป 160sinθ2sin5θ2 เสียใหม่ก่อนที่จะคำนวณต่อไป โดยเราจะใช้สูตรเปลี่ยนผลคูณฟังก์ชันตรีโกณไปเป็นผลบวก
−2sinAsinB=cos(A+B)−cos(A−B)
ซึ่งจะได้
160sinθ2sin5θ2=−80(−2sinθ2sin5θ2)=−80(cos(θ2+5θ2)−cos(θ2−5θ2))=−80(cos3θ−cos(−2θ))=−80(cos3θ−cos2θ)=−80cos3θ+80cos2θ
จะเห็นว่าเราสามารถแทนค่า cos2θ=18 จากขั้นตอนที่แล้วได้เลย ส่วน cos3θ จะต้องใช้สูตรมุมสามเท่าเพื่อคำนวณค่า cos3θ จาก cosθ=34
จากสูตรมุมสามเท่า cos3θ=4cos3θ−3cosθ จะได้
160sinθ2sin5θ2=−80cos3θ+80cos2θ=−80(4cos3θ−3cosθ)+80cos2θ
แทนค่า cosθ=34 และ cos2θ=18 จะได้
160sinθ2sin5θ2=−80(4cos3θ−3cosθ)+80cos2θ=−80(4(34)3−3(34))+80(18)=−80(2716−94)+10=55
ดังนั้นเราจึงได้ว่า 160sinθ2sin5θ2=55