برای اثبات این تساوی، ابتدا هر دو طرف را به صورت یکسان تخصص میدهیم تا نشان دهیم برابر هستند.
صورت و مخرج سمت چپ را مینویسیم:
\[
\frac{\sin^4 x - \cos^4 x}{1 - \cos^2 x}
\]
سمت چپ را به صورت یک عامل جبری تجزیه میکنیم:
\[
\sin^4 x - \cos^4 x = (\sin^2 x - \cos^2 x)(\sin^2 x + \cos^2 x)
\]
از هویت معروف مثلثاتی \(\sin^2 x + \cos^2 x = 1\) استفاده میشود:
بنابراین:
\[
\sin^4 x - \cos^4 x = (\sin^2 x - \cos^2 x) \times 1 = \sin^2 x - \cos^2 x
\]
مخرج همانگونه باقی میماند:
\[
1 - \cos^2 x = \sin^2 x
\]
بنابراین کل عبارت به شکل زیر تبدیل میشود:
\[
\frac{\sin^2 x - \cos^2 x}{\sin^2 x}
\]
این عبارت را به دو قسمت تفکیک میکنیم:
\[
\frac{\sin^2 x}{\sin^2 x} - \frac{\cos^2 x}{\sin^2 x}
\]
که برابر است با:
\[
1 - \cot^2 x
\]
بنابراین سمت چپ با سمت راست برابر است و تساوی اثبات شد.