Чтобы решить выражение (2 \sqrt{3} \cos^2 \left(\frac{13\pi}{12}\right) - \sqrt{3}), начнем с вычисления (\cos \left(\frac{13\pi}{12}\right)).
Шаг 1: Найдите (\cos \left(\frac{13\pi}{12}\right))
Угол (\frac{13\pi}{12}) находится в четвертой четверти, и его можно представить как:
[
\frac{13\pi}{12} = \pi + \frac{\pi}{12}
]
Используем формулу косинуса для суммы:
[
\cos(a + b) = \cos a \cos b - \sin a \sin b
]
Где (a = \pi) и (b = \frac{\pi}{12}). Мы знаем, что (\cos \pi = -1) и (\sin \pi = 0). Таким образом:
[
\cos \left(\pi + \frac{\pi}{12}\right) = -\cos \frac{\pi}{12}
]
Теперь нужно найти (\cos \frac{\pi}{12}). Угол (\frac{\pi}{12}) можно выразить как (\frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{4}). Используем формулу косинуса разности:
[
\cos \left(\frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{4}\right) = \cos \frac{\pi}{6} \cos \frac{\pi}{4} + \sin \frac{\pi}{6} \sin \frac{\pi}{4}
]
Значения тригонометрических функций:
[
\cos \frac{\pi}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2}, \quad \cos \frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2}
]
[
\sin \frac{\pi}{6} = \frac{1}{2}, \quad \sin \frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2}
]
Подставляем эти значения:
[
\cos \frac{\pi}{12} = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} + \frac{1}{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{\sqrt{6}}{4} + \frac{\sqrt{2}}{4} = \frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}
]
Следовательно:
[
\cos \left(\frac{13\pi}{12}\right) = -\frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}
]
Шаг 2: Найдите (\cos^2 \left(\frac{13\pi}{12}\right))
[
\cos^2 \left(\frac{13\pi}{12}\right) = \left(-\frac{\sqrt{6} + \sqrt{2}}{4}\right)^2 = \frac{(\sqrt{6} + \sqrt{2})^2}{16}
]
Раскроем квадрат:
[
(\sqrt{6} + \sqrt{2})^2 = 6 + 2\sqrt{12} + 2 = 8 + 2\sqrt{12} = 8 + 4\sqrt{3}
]
Таким образом:
[
\cos^2 \left(\frac{13\pi}{12}\right) = \frac{8 + 4\sqrt{3}}{16} = \frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{4}
]
Шаг 3: Подставьте в исходное выражение
Теперь подставим найденное значение в исходное выражение:
[
2 \sqrt{3} \left(\frac{1}{2} + \frac{\sqrt{3}}{4}\right) - \sqrt{3}
]
Раскрываем скобки:
[
= 2 \sqrt{3} \cdot \frac{1}{2} + 2 \sqrt{3} \cdot \frac{\sqrt{3}}{4} - \sqrt{3}
]
[
= \sqrt{3} + \frac{3\sqrt{3}}{2} - \sqrt{3}
]
Упростим:
[
= \frac{3\sqrt{3}}{2}
]
Таким образом, значение выражения равно (\frac{3\sqrt{3}}{2}).