Question Number 107672 by bemath last updated on 12/Aug/20
$$\:\:\:\:\:\spadesuit\mathcal{B}{e}\mathcal{M}{ath}\spadesuit \\ $$$$\:\:\:\:\frac{\mathrm{4sin}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}\right)+\mathrm{sec}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)}{\mathrm{cot}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{7}}\right)}\:? \\ $$
Commented by Her_Majesty last updated on 12/Aug/20
$$\mathrm{2} \\ $$
Commented by ajfour last updated on 12/Aug/20
$$\:{Her}\:{MJS}\:{ty}\:\:{would}\:{you}\:{please}\:{explain} \\ $$$${this}\:{too}. \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 12/Aug/20
$$\mathrm{We}\:\mathrm{prove}\:\mathrm{that}\:\:\frac{\mathrm{4sin}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}\right)+\mathrm{sec}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)}{\mathrm{cot}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{7}}\right)}=\mathrm{2}\left(\ast\right) \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{tan}\left(\frac{\pi}{\mathrm{7}}\right)\left[\mathrm{4sin}\:\left(\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}\right)+\mathrm{sec}\:\left(\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)\right]=\mathrm{2} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{4sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}}\mathrm{sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}+\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}=\mathrm{2cos}\frac{\pi}{\mathrm{7}}\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{2}\left(\mathrm{sin}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)\mathrm{sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}+\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}} \\ $$$$=\mathrm{cos}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}} \\ $$$$\Leftrightarrow\left(\mathrm{2sin}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}\mathrm{sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}\right)+\left(\mathrm{2sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)\mathrm{sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}+\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}−\left(\mathrm{cos}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}}−\mathrm{cos}\frac{\mathrm{7}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{cos}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}−\mathrm{cos}\frac{\mathrm{5}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}+\mathrm{sin}\frac{\mathrm{2}\pi}{\mathrm{7}}−\left(\mathrm{cos}\frac{\mathrm{3}\pi}{\mathrm{14}}+\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{14}}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}−\mathrm{cos}\frac{\mathrm{5}\pi}{\mathrm{14}}=\mathrm{0}\left(\mathrm{since}\:\mathrm{cos}\frac{\mathrm{7}\pi}{\mathrm{14}}=\mathrm{cos}\frac{\pi}{\mathrm{2}}=\mathrm{0}\right) \\ $$$$\mathrm{This}\:\:\mathrm{equlity}\:\mathrm{is}\:\mathrm{always}\:\mathrm{true}\:\mathrm{since} \\ $$$$\mathrm{sin}\frac{\pi}{\mathrm{7}}=\mathrm{cos}\left(\frac{\pi}{\mathrm{2}}−\frac{\pi}{\mathrm{7}}\right)=\mathrm{cos}\frac{\mathrm{5}\pi}{\mathrm{14}} \\ $$$$\mathrm{Thus},\mathrm{the}\:\mathrm{equality}\:\left(\ast\right)\mathrm{proved} \\ $$