数学上的一类公式,用于三角函数等价代换,可以用于方便我们化简式子,也方便运算。基本上可以从三角函数的函数图像中推理出诱导公式,也能从诱导公式中延展出其他的公式,其中包括倍角公式,和差化积,万能公式等。
中文名:三角恒等变形
外文名:Angle transformation formula
别名:三角恒等变换
学科:数学
用途:三角函数等价代换
方法:图像中推理出诱导公式
基础公式sin²α+cos²α=1
1+tan²α=sec²α
1+cot²α=csc²α
sinα/cosα=tanα
secα/cscα=tanα
cosα/sinα=cotα
角和与差cos(α±β)=cosαcosβ干sinαsinβ
sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ
tan(α±β)=(tanα±tanβ)/(1干tanαtanβ)
tan(α+β)=(sinα+sin(α+2β))/(cosα+cos(α+2β))
倍角公式二倍角sin2α=2cosαsinα=2tanα/(1+tan²α)
cos2α=cos²α-sin²α=1-2sin²α=2cos²α-1
tan2α=2tanα/[1-(tanα)²]
二倍角变式sin2α=sin^2(α+π/4)-cos^2(α+π/4)=2sin^2(a+π/4)-1=1-2cos^2(α+π/4)
cos2α=2sin(α+π/4)cos(α+π/4)
三倍角sin3α=3sinα-4sin³α
cos3α=4cos³α-3cosα
tan3α=(3tanα-tan³α)/(1-3tan²α)
sin3α=4sinα×sin(π/3-α)sin(π/3+α)
cos3α=4cosα×cos(π/3-α)cos(π/3+α)
tan3α=tanα×tan(π/3-α)tan(π/3+α)
n倍角根据欧拉公式(cosθ+i·sinθ)^n=cos(nθ)+i·sin(nθ)注:sinθ前的i是虚数单位,即-1开方)
将左边用二项式定理展开分别整理实部和虚部可以得到下面两组公式
sin(nα)=ncos^(n-1)α·sinα-C(n,3)cos^(n-3)α·sin^3α+C(n,5)cos^(n-5)α·sin^5α-……
cos(nα)=cos^nα-C(n,2)cos^(n-2)α·sin^2α+C(n,4)cos^(n-4)α·sin^4α-……
辅助角Asinα+Bcosα=√(A^2+B^2)sin[α+arctan(B/A)]
Asinα+Bcosα=√(A^2+B^2)cos[α-arctan(A/B)]
半角公式sin(α/2)=±√[(1-cosα)/2]
cos(α/2)=±√[(1+cosα)/2]
tan(α/2)=±√[(1-sinα)/(1+sinα)]=cosα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα=cscα-cotα
cot(α/2)=±√[(1+cosα)/(1-cosα)]=(1+cosα)/sinα=sinα/(1-cosα)=cscα+cotα
sec(α/2)=±√[(2secα/(secα+1)]
csc(α/2)=±√[(2secα/(secα-1)]
半倍角sin²(α/2)=(1-cosα)/2
cos²(α/2)=(1+cosα)/2
tan²(α/2)=(1-cosα)/(1+cosα)
tan(α/2)=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα
半角变形sin²(α/2)=(1-cosα)/2
sin(a/2)=√[(1-cosα)/2](a/2在一、二象限)
或=-√[(1-cosα)/2](a/2在三、四象限)
cos²(α/2)=(1+cosα)/2
cos(a/2)=√[(1+cosα)/2](a/2在一、四象限)
或=-√[(1+cosα)/2](a/2在二、三象限)
tan²(α/2)=(1-cosα)/(1+cosα)
tan(α/2)=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα=√[(1-cosα)/(1+cosα)](a/2在一、三象限)
或=-√[(1-cosα)/(1+cosα)](a/2在二、四象限)
诱导公式kπ+asin(2kπ+α)=sinα
cos(2kπ+α)=cosα
tan(kπ+α)=tanα
cot(2kπ+α)=cotα
sec(2kπ+α)=secα
csc(2kπ+α)=cscα
sin(π+α)=-sinα
cos(π+α)=-cosα
tan(π+α)=tanα
cot(π+α)=cotα
sec(π+α)=-secα
csc(π+α)=-cscα
-asin(-α)=-sinα
cos(-α)=cosα
tan(-α)=-tanα
cot(-α)=-cotα
sec(-α)=secα
csc(-α)=-cscα
π-asin(π-α)=sinα
cos(π-α)=-cosα
tan(π-α)=-tanα
cot(π-α)=-cotα
sec(π-α)=-secα
csc(π-α)=cscα
sin(α-π)=-sinα
cos(α-π)=-cosα
tan(α-π)=tanα
cot(α-π)=cotα
sec(α-π)=-secα
csc(α-π)=-cscα
2π-αsin(2π-α)=-sinα
cos(2π-α)=cosα
tan(2π-α)=-tanα
cot(2π-α)=-cotα
sec(2π-α)=secα
csc(2π-α)=-cscα
π/2±asin(π/2+α)=cosα
cos(π/2+α)=-sinα
tan(π/2+α)=-cotα
cot(π/2+α)=-tanα
sec(π/2+α)=-cscα
csc(π/2+α)=secα
sin(π/2-α)=cosα
cos(π/2-α)=sinα
tan(π/2-α)=cotα
cot(π/2-α)=tanα
sec(π/2-α)=cscα
csc(π/2-α)=secα
3π/2±asin(3π/2+α)=-cosα
cos(3π/2+α)=sinα
tan(3π/2+α)=-cotα
cot(3π/2+α)=-tanα
sec(3π/2+α)=cscα
csc(3π/2+α)=-secα
sin(3π/2-α)=-cosα
cos(3π/2-α)=-sinα
tan(3π/2-α)=cotα
cot(3π/2-α)=tanα
sec(3π/2-α)=-cscα
csc(3π/2-α)=-secα
万能代换正弦公式:sinα=2tan(α/2)/[1+tan^2(α/2)]
余弦公式:cosα=[1-tan^2(α/2)]/[1+tan^2(α/2)]
正切公式:tanα=2tan(α/2)/[1-tan^2(α/2)]
积化和差sinα·cosβ=(1/2)[sin(α+β)+sin(α-β)]
cosα·sinβ=(1/2)[sin(α+β)-sin(α-β)]
cosα·cosβ=(1/2)[cos(α+β)+cos(α-β)]
sinα·sinβ=-(1/2)[cos(α+β)-cos(α-β)](注:留意最前面是负号)
和差化积sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
sinα-sinβ=2cos[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
cosα+cosβ=2cos[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
cosα-cosβ=-2sin[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
内角公式设A,B,C是三角形的三个内角
sinA+sinB+sinC=4cos(A/2)cos(B/2)cos(C/2)
cosA+cosB+cosC=1+4sin(A/2)sin(B/2)sin(C/2)
tanA+tanB+tanC=tanAtanBtanC
cot(A/2)+cot(B/2)+cot(C/2)=cot(A/2)cot(B/2)cot(C/2)
tan(A/2)tan(B/2)+tan(B/2)tan(C/2)+tan(C/2)tan(A/2)=1
cotAcotB+cotBcotC+cotCcotA=1
(cosA)^2+(cosB)^2+(cosC)^2+2cosAcosBcosC=1
sin2A+sin2B+sin2C=4sinAsinBsinC
降幂公式sin^2(α)=(1-cos2α)/2cos^2(α)=(1+cos2α)/2tan^2(α)=(1-cos2α)/(1+cos2α)
证明方法首先,在三角形ABC中,角A,B,C所对边分别为a,b,c若A,B均为锐角,则在三角形ABC中,过C作AB边垂线交AB于D由CD=asinB=bsinA(做另两边的垂线,同理)可证明正弦定理:a/sinA=b/sinB=c/sinC,于是有:AD+BD=cAD=bcosA,BD=acosBAD+BD=c代入正弦定理,可得sinC=sin(180-C)=sin(A+B)=sinAcosB+sinBcosA即在A,B均为锐角的情况下,可证明正弦和的公式。
利用正弦和余弦的定义及周期性,可证明该公式对任意角成立。于是有cos(A+B)=sin(90-A-B)=sin(90-A)cos(-B)+cos(90-A)sin(-B)=cosAcosB-sinAsinB由此易得以上全部公式。[1]
参考资料1.高中数学三角恒等变换的证明方法·高考资源网