(i) sin(α+β)=√1−cos2(α+β)
b2+a2=(cosα+cosβ)2+(sinα+sinβ)2
⇒b2+a2=(cos2α+sin2α)+(cos2β+sin2β)+2(cosαcosβ+sinαsinβ)
⇒b2+a2=1+1+2cos(α−β)=2+2cos(α−β)
and, b2−a2=(cosα+cosβ)2−(sinα+sinβ)2
b2−a2=cos2α+cos2β−sin2α−sin2β+2(cosαcosβ−sinαsinβ)
⇒b2−a2=(cos2α−sin2β)+(cos2β−sinα)+2cos(α+beta)
⇒b2−a2=cos(α+β)cos(α−β)+cos(β+α)cos(β−α)+2cos(α+β)
⇒b2−a2=cos(α+β)2cos(α−β)=2
⇒b2−a2=cos(α+β)(b2+a2)
Thus, b2−a2=(b2+a2)cos(α+β)
⇒cos(α+β)=b2−a2b2+a2
⇒sin(α+β)=√1−(b2−a2b2−a2)2=√4a2b2(a2+b2)=2aba2+b2
(ii) cos(α+β)=b2−a2b2+a2
b2+a2=(cosα+cosβ)2+(sinα+sinβ)2
⇒b2+a2=(cos2α+sin2α)+(cos2β+sin2β)+2(cosαcosβ+sinαsinβ)
⇒b2+a2=1+1+2cos(α−β)=2+2cos(α−β)
and, b2−a2=(cosα+cosβ)2−(sinα+sinβ)2
b2−a2=(cos2α+cos2β−sin2α−sin2β+2(cosαcosβ−sinαsinβ))
⇒b2−a2=(cos2α−sin2β)+(cos2β−sin2α)+2cos(α+β)
⇒b2−a2=cos(α+β)cos(α−β)+cos(β+α)cos(β−α)+2cos(α+β)
⇒b2−a2=2cos(α+β)cos(α−β)+2cos(α+β)
⇒b2−a2=cos(α+β)2cos(α−β)=2
⇒b2−a2=cos(α+β)(b2+a2)
Thus, b2−a2=(b2+a2)cos(α+β)
⇒cos(α+β)=b2−a2b2+a2