Given,
a cos θ + b sin θ = m …(1)
a sin θ – b cos θ = n …(2)
Squaring and adding equation 1 and 2, we get –
(a cos θ + b sin θ)2 + (a sin θ – b cos θ)2 = m2 + n2
⇒ a2cos2θ + b2sin2θ + 2ab sin θ cos θ + a2sin2θ + b2cos2θ - 2ab sin θ cos θ = m2 + n2
⇒ a2cos2θ + b2sin2θ + a2sin2θ + b2cos2θ = m2 + n2
⇒ a2(sin2θ + cos2θ) + b2(sin2θ + cos2θ) = m2 + n2
Using: sin2θ + cos2θ = 1, we get –
⇒ a2 + b2 = m2 + n2