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一、基本定义 二、同角三角函数基本关系 三、特殊值 四、诱导公式 五、基本公式 六、和差角公式 七、倍角公式和半角公式 八、积化和差和和差化积公式 九、万能公式 一、基本定义设角α的终边与单位圆交于点P(x,y),则有: 由上边的式子可以直接得出以下三个关系式(倒数关系): 还可以得出如下商的关系: 结合勾股定理,我们还可以得到下述平方关系: 这些关系式很简单,就不推导了。 三、特殊值当这篇文章读完之后,你一定可以推导出下表中任何一个值。 我不推荐大家记这个表,而是希望大家先熟悉一下最基本的三个三角函数(sin、cos和tan)的性质,然后再讨论遇到类似问题如何最快速地推导。 ①正弦函数是奇函数,最小正周期为2π,其导函数为余弦函数; ②余弦函数是偶函数,最小正周期为2π,其导函数为正弦函数的相反数; ③正切函数是奇函数,最小正周期为π。 诱导公式的目的是什么呢?就是将sin(kπ/2+α)中π/2的整数倍去掉,仅保留α。因此我们可以按照上述性质一步步地化简: ①按照其奇偶性,将α变为负值; ②根据正弦/余弦函数的周期性,将2π的整数倍全部去掉。若此时被加数为负,则再加上2π; ③若被加的数绝对值仍不小于π,就将其绝对值直接减去π,然后取负号; 利用公式[公式]和[公式]得出结果。 可以看出,按照这个步骤,完全不需要记忆那么多公式,甚至连「奇变偶不变,负号看象限」都不需要,只要按部就班地做就可以得到正确答案。而正切函数更简单,因为其最小正周期是π,因此最后只有加不加π/2的问题。 五、基本公式下面看一个最基本的公式,这个公式很自然,但是确实下边各个公式推导的基础。 平面上两个单位向量,与x轴正向夹角分别为x和y,则这两个向量分别为(cosx,sinx)、(cosy,siny)。则这两个向量的点积为cosx*cosy+sinx*siny,而点积又可以表示为1*1*cos(x-y) = cos(x-y),于是我们得到了以下公式: 这就是最基本的公式。从向量的角度,这个公式也是很自然的。 六、和差角公式将(1)中的y用-y代入,即可得到 将(1)中的x用π/2-x代,再利用诱导公式,可以得到正弦函数的和差角公式: (3)式的y代成-y,有 (3)/(2),(4)/(1),得到正切函数的和差角公式: 有了“六、和差角公式”中的式子,令x = y,很容易得到倍角公式和半角公式: 注意到(8)式,由平方关系又可以写成2cos^2x-1或1-2sin^2x。所以我们就有半角公式(也叫降幂公式): 两式相除,得 回头看看(3)式和(4)式,两式相加得到 而相减则得 (1)+(2)、(1)-(2)同样可以得到两个积化和差的公式: 然后在上式中,令u = x+y、v = x-y。此时x = (u+v)/2,y = (u-v)/2,立刻就得到了四个和差化积公式: 万能公式是将sinx、cosx和tanx均用tan(x/2)表示。由于后者的值域为整个实数区间,因此方便考察许多性质。 首先我们知道,tanx的万能公式就是其二倍角公式(9)式。我们试着推导一下余弦函数的万能公式。 正弦的就简单了,两个一乘就行: |
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