Prvo rješenje.
Primjenom adicijske formule dobivamo ekvivalentnu jednadžbu
cos(2x)+cos(2y)+2cos(x−y)=4.
Budući da je kosinus najviše 1, zaključujemo da je cos(2x)=cos(2y)=cos(x−y)=1.
Slijedi da je 2x=2nπ za neki cijeli broj n i 2y=2mπ za neki cijeli broj m.
Također i x−y=(n−m)π mora biti cjelobrojni višekratnik od 2π, pa stoga n i m moraju biti iste parnosti.
Stoga su rješenja (x,y)=(2kπ,2lπ) i (x,y)=((2k+1)π,(2l+1)π) za k,l∈Z.
Drugo rješenje.
Računamo:
cos(2x)+cos(2y)+2sinxsiny+2cosxcosy=cos2x−sin2x+cos2y−sin2y+2sinxsiny+2cosxcosy=(cosx+cosy)2−(sinx−siny)2.
Prema tome, početna jednadžba ekvivalentna je s
(cosx+cosy)2=4+(sinx−siny)2.
Izraz na lijevoj strani jednakosti iznosi najviše 4, a na desnoj najmanje 4, pa svaka strana jednakosti mora biti jednaka 4, tj. mora vrijediti
∣cosx+cosy∣=2isinx−siny=0.
Gornji uvjeti ekvivalentni su s
cosx=cosy=1ilicosx=cosy=−1.
Stoga su rješenja (x,y)=(2kπ,2lπ) i (x,y)=((2k+1)π,(2l+1)π) za k,l∈Z.
Treće rješenje.
Primjenom formula za pretvorbu zbroja kosinusa u produkt i adicijske formule dobivamo ekvivalentnu jednadžbu
2cos(x−y)(cos(x+y)+1)=4.
Budući da je kosinus najviše 1, zaključujemo da je cos(x−y)=1 i cos(x+y)=1.
Slijedi da je x−y=2nπ za neki cijeli broj n i x+y=2mπ za neki cijeli broj m.
Zbrajanjem dobivamo da je x=(n+m)π, što znači da je x cjelobrojni višekratnik broja π, a zbog prve jednadžbe slijedi da su x i y višekratnici iste parnosti.
Sva rješenja su (x,y)=(2kπ,2lπ) i (x,y)=((2k+1)π,(2l+1)π) za k,l∈Z.