Для начала упростим выражение cos(2a) + ctg(2a) - 1/sin(2a) с использованием тригонометрических тождеств:
cos(2a) = 1 - 2sin^2(a)ctg(2a) = cot(2a) = cot(a)/2 - tan(a)/2sin(2a) = 2sin(a)cos(a)
Подставим полученные выражения обратно в исходное:
1 - 2sin^2(a) + (cot(a)/2 - tan(a)/2) - 1/(2sin(a)cos(a))
Упростим дальше:
1 - 2sin^2(a) + cot(a)/2 - tan(a)/2 - 1/(2sin(a)cos(a))
Поделим все слагаемые на 2:
1/2 - sin^2(a) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - 1/(4sin(a)cos(a))
Теперь преобразуем:
(1 - 2sin^2(a))/2 + cot(a)/4 - tan(a)/4 - 1/(4sin(a)cos(a))
(1/2 - 1/2 * 2sin^2(a)) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - csc(2a)/4
1/2 - sin^2(a) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - csc(2a)/4
Таким образом, упрощенное выражение равно:
Для начала упростим выражение cos(2a) + ctg(2a) - 1/sin(2a) с использованием тригонометрических тождеств:
cos(2a) = 1 - 2sin^2(a)
ctg(2a) = cot(2a) = cot(a)/2 - tan(a)/2
sin(2a) = 2sin(a)cos(a)
Подставим полученные выражения обратно в исходное:
1 - 2sin^2(a) + (cot(a)/2 - tan(a)/2) - 1/(2sin(a)cos(a))
Упростим дальше:
1 - 2sin^2(a) + cot(a)/2 - tan(a)/2 - 1/(2sin(a)cos(a))
Поделим все слагаемые на 2:
1/2 - sin^2(a) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - 1/(4sin(a)cos(a))
Теперь преобразуем:
(1 - 2sin^2(a))/2 + cot(a)/4 - tan(a)/4 - 1/(4sin(a)cos(a))
(1/2 - 1/2 * 2sin^2(a)) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - csc(2a)/4
1/2 - sin^2(a) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - csc(2a)/4
Таким образом, упрощенное выражение равно:
1/2 - sin^2(a) + cot(a)/4 - tan(a)/4 - csc(2a)/4