Question Number 41691 by avishek last updated on 11/Aug/18
$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{20}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{40}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{80}=\mathrm{33} \\ $$
Answered by ajfour last updated on 12/Aug/18
$${let}\:\mathrm{tan}\:\mathrm{20}°={m} \\ $$$$\mathrm{tan}\:\mathrm{3}\theta=\frac{\mathrm{3tan}\:\theta−\mathrm{tan}\:^{\mathrm{3}} \theta}{\mathrm{1}−\mathrm{3tan}\:^{\mathrm{2}} \theta} \\ $$$${for}\:\:\theta=\mathrm{20}°\:\:{we}\:{therefore}\:{have} \\ $$$$\sqrt{\mathrm{3}}=\frac{\mathrm{3}{m}−{m}^{\mathrm{3}} }{\mathrm{1}−\mathrm{3}{m}^{\mathrm{2}} }=\frac{{m}\left(\sqrt{\mathrm{3}}−{m}\right)\left(\sqrt{\mathrm{3}}+{m}\right)}{\left(\mathrm{1}−{m}\sqrt{\mathrm{3}}\right)\left(\mathrm{1}+{m}\sqrt{\mathrm{3}}\right)}\:-\left({i}\right) \\ $$$${or}\:\:\:\:\:{m}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}{m}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{3}}\:=\:\mathrm{3}{m}\:\:\:..\left({ii}\right) \\ $$$${Also}\:\:\sqrt{\mathrm{3}}\left(\mathrm{1}−\mathrm{3}{m}^{\mathrm{2}} \right)={m}\left(\mathrm{3}−{m}^{\mathrm{2}} \right) \\ $$$$\Rightarrow\:\boldsymbol{{m}}^{\mathrm{2}} =\frac{\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{3}\boldsymbol{{m}}}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}−\boldsymbol{{m}}}\:\:\:\:\:…\left({iii}\right) \\ $$$$\:{l}.{h}.{s}.=\:\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \mathrm{20}°+\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{60}°−\mathrm{20}°\right)°+\mathrm{tan}\:^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{60}°+\mathrm{20}°\right) \\ $$$$\:\:={m}^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}−{m}}{\mathrm{1}+{m}\sqrt{\mathrm{3}}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}+{m}}{\mathrm{1}−{m}\sqrt{\mathrm{3}}}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:={m}^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}−{m}}{\mathrm{1}+{m}\sqrt{\mathrm{3}}}−\frac{\sqrt{\mathrm{3}}+{m}}{\mathrm{1}−{m}\sqrt{\mathrm{3}}}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}{{m}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left[{see}\:\left({i}\right)\right] \\ $$$$\:={m}^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\mathrm{8}{m}}{\mathrm{1}−\mathrm{3}{m}^{\mathrm{2}} }\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}{{m}} \\ $$$$=\:{m}^{\mathrm{2}} +\left[\frac{\mathrm{8}{m}}{\mathrm{1}−\mathrm{3}\left(\frac{\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{3}{m}}{\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}−{m}}\right)}\right]^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}{{m}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\left[{see}\:\left({iii}\right)\right] \\ $$$$={m}^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}−{m}\right)^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}}{{m}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{2}\left({m}^{\mathrm{3}} −\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}{m}^{\mathrm{2}} +\sqrt{\mathrm{3}}\right)+\mathrm{27}{m}}{{m}} \\ $$$$=\:\frac{\mathrm{6}{m}+\mathrm{27}{m}}{{m}}\:=\:\mathrm{33}\:\:\:\:\:\left[\:{see}\:\left({ii}\right)\right]\:. \\ $$$$ \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 12/Aug/18
$$\mathrm{9}\propto=\Pi \\ $$$${tan}\mathrm{9}\propto=\frac{\mathrm{9}{c}_{\mathrm{1}} {t}−\mathrm{9}{c}_{\mathrm{3}} {t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{9}{c}_{\mathrm{5}} {t}^{\mathrm{5}} −\mathrm{9}{c}_{\mathrm{7}} {t}^{\mathrm{7}} −\mathrm{9}{c}_{\mathrm{9}} {t}^{\mathrm{9}} }{\mathrm{1}−\mathrm{9}{c}_{\mathrm{2}} {t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}{c}_{\mathrm{4}} {t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{9}{c}_{\mathrm{6}} {t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{9}{c}_{\mathrm{8}} {t}^{\mathrm{8}} } \\ $$$$\mathrm{9}{t}−\frac{\mathrm{9}×\mathrm{8}×\mathrm{7}}{\mathrm{3}×\mathrm{2}}{t}^{\mathrm{3}} +\frac{\mathrm{9}×\mathrm{8}×\mathrm{7}×\mathrm{6}}{\mathrm{4}×\mathrm{3}×\mathrm{2}}{t}^{\mathrm{5}} −\frac{\mathrm{9}×\mathrm{8}}{\mathrm{2}}{t}^{\mathrm{7}} +{t}^{\mathrm{9}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{9}{t}−\mathrm{4}{t}^{\mathrm{3}} +\mathrm{126}{t}^{\mathrm{5}} −\mathrm{36}{t}^{\mathrm{7}} +{t}^{\mathrm{9}} =\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{9}−\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{126}{t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{36}{t}^{\mathrm{6}} +{t}^{\mathrm{8}} =\mathrm{0} \\ $$$${t}^{\mathrm{8}} −\mathrm{36}{t}^{\mathrm{6}} +\mathrm{126}{t}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$${t}={tan}\alpha \\ $$$${x}={t}^{\mathrm{2}} \\ $$$${x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{36}{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{126}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{x}+\mathrm{9}=\mathrm{0} \\ $$$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{20}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{40}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{60}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{80}=\mathrm{36} \\ $$$${tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{20}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{40}+{tan}^{\mathrm{2}} \mathrm{80}=\mathrm{36}−\mathrm{3}=\mathrm{33} \\ $$$$ \\ $$
Commented by ajfour last updated on 13/Aug/18
$${great},\:{Tanmay}\:{Sir}. \\ $$