已知cos3αcosβ+sin3αsinβ=1,求证:(cosβcosα−sinβsinα)(cosβcosα+sinβsinα+1)=0.
分析与解 根据已知,有cos3αcosβ−cos2α+sin3αsinβ−sin2α=0,cos3αcosβ−cos2β+sin3αsinβ−sin2β=0,即cos3α−cos2αcosβcosβ=sin2αsinβ−sin3αsinβ,cos3α−cos3βcosβ=sin3β−sin3αsinβ.
不难证明sinα,cosα≠0,接下来分类讨论.
情形一 cosα−cosβ=0或sinβ−sinα=0.
此时容易推得cosα=cosβ且sinα=sinβ,因此有cosβcosα−sinβsinα=0,原命题成立.
情形二 cosα−cosβ≠0且sinβ−sinα≠0.
两式相比,有cos2α+cosαcosβ+cos2βcos2α=sin2α+sinαsinβ+sin2βsin2α,于是有cosβcosα+cos2βcos2α=sinβsinα+sin2βsin2α,移项整理即得.