Question Number 155724 by mathdanisur last updated on 03/Oct/21
$$\mathrm{Find}: \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}^{°} }\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}°}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}°}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}°}\:=\:? \\ $$
Answered by som(math1967) last updated on 04/Oct/21
$$\frac{\mathrm{1}}{{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}}\:+\frac{\mathrm{1}}{{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}+\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{1}−{cos}\mathrm{132}+\mathrm{1}−{cos}\mathrm{12}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}+{cos}\mathrm{48}−{cos}\mathrm{12}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}+\mathrm{2}{sin}\mathrm{30}{sin}\left(−\mathrm{18}\right)}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}\left(\mathrm{1}−\frac{\sqrt{\mathrm{5}}−\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\right)}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{sin}\mathrm{6}{sin}\mathrm{66}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\left({cos}\mathrm{60}−{cos}\mathrm{72}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\left(\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}−\frac{\sqrt{\mathrm{5}}−\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{8}\left(\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\left(\mathrm{3}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{8}\left(\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{14}−\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{5}}}\: \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}\left(\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{7}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}}=\frac{\mathrm{4}\left(\mathrm{9}−\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{7}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}} \\ $$$${again} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}}+\frac{\mathrm{1}}{{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}−{cos}\mathrm{84}+\mathrm{1}−{cos}\mathrm{156}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}+{cos}\mathrm{24}−{cos}\mathrm{84}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}} \\ $$$$\frac{\mathrm{2}+\mathrm{2}{sin}\mathrm{54}{sin}\mathrm{30}}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{2}\left(\mathrm{1}+\frac{\sqrt{\mathrm{5}}+\mathrm{1}}{\mathrm{8}}\right)}{\mathrm{2}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}} \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\left(\mathrm{2}{sin}\mathrm{42}{sin}\mathrm{78}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\left({cos}\mathrm{36}−{cos}\mathrm{120}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{5}}+\mathrm{1}}{\mathrm{4}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{2}} } \\ $$$$=\frac{\mathrm{8}\left(\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\left(\mathrm{3}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\mathrm{8}\left(\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{14}+\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{5}}}=\frac{\mathrm{4}\left(\mathrm{9}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{7}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\left(\mathrm{7}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)\left(\mathrm{7}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{5}}\right)} \\ $$$$\therefore\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{6}^{°} }\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{42}°}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{66}°}\:+\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \mathrm{78}°}\: \\ $$$$=\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{4}}\left(\mathrm{63}−\mathrm{15}+\mathrm{9}\sqrt{\mathrm{5}}+\mathrm{63}−\mathrm{15}−\mathrm{9}\sqrt{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$=\mathrm{126}−\mathrm{30}=\mathrm{96}\:{ans} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$
Commented by peter frank last updated on 04/Oct/21
$$\mathrm{thanks} \\ $$
Commented by Tawa11 last updated on 04/Oct/21
$$\mathrm{Weldone}\:\mathrm{sir}. \\ $$