\( y = \frac{1}{2} \tan^{-1} \left[ \frac{\sqrt{1 + \sin x} - \sqrt{1 - \sin x}}{\sqrt{1 + \sin x} + \sqrt{1 - \sin x}} \right] \) এর সঠিক সংক্ষিপ্ত রূপ কোনটি?
প্রশ্ন: \( y = \frac{1}{2} \tan^{-1} \left[ \frac{\sqrt{1 + \sin x} - \sqrt{1 - \sin x}}{\sqrt{1 + \sin x} + \sqrt{1 - \sin x}} \right] \) এর সঠিক সংক্ষিপ্ত রূপ কোনটি?
উত্তর: \( x=4y \)
ব্যাখ্যা:
আমরা জানি, \( 1 + \sin x = \left( \cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2} \right)^2 \) এবং \( 1 - \sin x = \left( \cos \frac{x}{2} - \sin \frac{x}{2} \right)^2 \)।
সুতরাং, \( \sqrt{1 + \sin x} = \left| \cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2} \right| \) এবং \( \sqrt{1 - \sin x} = \left| \cos \frac{x}{2} - \sin \frac{x}{2} \right| \)।
ধরি, \( 0 < x < \frac{\pi}{2} \), তাহলে \( \cos \frac{x}{2} > \sin \frac{x}{2} > 0 \)।
অতএব, \( \sqrt{1 + \sin x} = \cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2} \) এবং \( \sqrt{1 - \sin x} = \cos \frac{x}{2} - \sin \frac{x}{2} \)।
এখন,
\( \frac{\sqrt{1 + \sin x} - \sqrt{1 - \sin x}}{\sqrt{1 + \sin x} + \sqrt{1 - \sin x}} = \frac{\cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2} - \left( \cos \frac{x}{2} - \sin \frac{x}{2} \right)}{\cos \frac{x}{2} + \sin \frac{x}{2} + \cos \frac{x}{2} - \sin \frac{x}{2}} \)
\( = \frac{2 \sin \frac{x}{2}}{2 \cos \frac{x}{2}} = \tan \frac{x}{2} \)
সুতরাং, \( y = \frac{1}{2} \tan^{-1} \left( \tan \frac{x}{2} \right) \)
যেহেতু \( 0 < x < \frac{\pi}{2} \), \( 0 < \frac{x}{2} < \frac{\pi}{4} \), তাই \( \tan^{-1} \left( \tan \frac{x}{2} \right) = \frac{x}{2} \)।
সুতরাং, \( y = \frac{1}{2} \cdot \frac{x}{2} = \frac{x}{4} \)।
অতএব, \( x = 4y \)। 🎉
```