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三角函数2倍角度公式推导过程(三角函数二倍角公式推导过程)

三角函数2倍角度公式推导过程(三角函数二倍角公式推导过程)

更新时间:2024-03-21 04:11:04

三角函数2倍角度公式推导过程

正弦二倍角推导:

sin2A = sin(A+A)

= sinAcosA + cosAsinA

= 2sinAcosA

余弦二倍角推导:

cos2A = cos(A+A)

= cosAcosA - sinAsinA

= cos^2 A- sin^2 A

= 2cos^2 A - 1

=1-2sin^2 A

正切二倍角推导:

tan(2a) = tan(a+a)

= (tan(a) + tan(a))/(1 - tan(a)*tan(a) )

= 2tanα/[1 -(tanα)^2]

我们可以利用和差化积公式和积化和差公式来推导二倍角三角函数公式。和差化积公式和积化和差公式如下:

sin(A + B) = sinAcosB + cosAsinB

sin(A - B) = sinAcosB - cosAsinB

cos(A + B) = cosAcosB - sinAsinB

cos(A - B) = cosAcosB + sinAsinB

tan(A + B) = (tanA + tanB)/(1 - tanAtanB)

tan(A - B) = (tanA - tanB)/(1 + tanAtanB)

如果我们令 A = B,那么就可以得到二倍角三角函数公式。比如:

sin(2A) = sin(A + A) = sinAcosA + cosAsinA = 2sinAcosA

cos(2A) = cos(A + A) = cosAcosA - sinAsinA

tan(2A) = tan(A + A) = (tanA + tanA)/(1 - tanAtanA) = (2tanA)/(1 - tan^2A)

另外,我们还可以利用勾股定理和余弦定理来推导出二倍角三角函数公式。比如:

在一个直角三角形 ABC 中,设直角为 C,斜边为 c,那么根据勾股定理,有 c^2 = a^2 + b^2

如果我们将这个直角三角形沿着斜边 c 折叠,那么就可以得到一个等腰三角形 ABD,其中 D 是 C 的对称点,AB 是底边,AD 和 BD 是腰。

在这个等腰三角形 ABD 中,设顶点 A 的对边为 d,那么根据余弦定理,有 d^2 = a^2 + b^2 - 2abcos(180° - 2C)

将上面两个方程联立,并且利用 cos(180° - x) = -cosx 和 c/2 = a/2 + b/2 的关系,可以得到:

d2/c2 = 1 - 4sin2Ccos2C

将上面的方程两边同时开平方,并且利用 d/c = sin(180° - 2C)/sinC 的关系,可以得到:

sin(180° - 2C)/sinC = sqrt(1 - 4sin2Ccos2C)

将上面的方程两边同时乘以 sinC,并且利用 sin(180° - x) = sinx 和 1 - 4sin2Ccos2C = (1 - 2sin2C)2 - (2sinCcos

C)^2 的关系,可以得到:

sin2C = 2sinCcosC

这就是二倍角正弦函数公式的推导过程。同理,我们还可以利用类似的方法推导出二倍角余弦函数公式和二倍角正切函数公式。

其次,我们来看看二倍角三角函数公式有什么应用。二倍角三角函数公式可以用来简化一些复杂的三角函数表达式,比如:

sin4x = sin(2 * 2x) = 2sin2xcos2x = 4sinxcosx(1 - 2sin^2x)

cos6x = cos(3 * 2x) = cos^23x - sin^23x = (4cos^3x - 3cosx) - (3sinx - 4sin^3x)

tan5x = tan(2 * 2.5x) = (2tan2.5x)/(1 - tan^22.5x) = (4tanx)/(1 - tan^25x)

二倍角三角函数公式还可以用来求解一些三角函数方程,比如:

sin2x + sinx = 0

将 sin2x 用二倍角公式替换,得到:

2sinxcosx + sinx = 0

将方程分解为:

sinx(2cosx + 1) = 0

解得:

x = kπ 或 x = (-1/3)π + kπ

三角函数2倍角公式是指:$sin{2 heta}=2sin{ heta}cos{ heta}$ 和 $cos{2 heta}=cos^2{ heta}-sin^2{ heta}$,它们在解决三角函数问题时非常有用。下面是这两个公式的推导过程。

1. $sin{2 heta}=2sin{ heta}cos{ heta}$:

表达式的左边为$sin{2 heta}$,我们可以将其写成$sin{( heta+ heta)}$,即$sin{ heta}cos{ heta}+cos{ heta}sin{ heta}$。然后,我们可以将其化简,得到:$sin{2 heta}=2sin{ heta}cos{ heta}$。

2. $cos{2 heta}=cos^2{ heta}-sin^2{ heta}$:

表达式左边为$cos{2 heta}$,我们可以将其写成$cos{( heta+ heta)}$,即$cos^2{ heta}-sin^2{ heta}+sin^2{ heta}-cos^2{ heta}$。然后,我们可以将其化简,得到:$cos{2 heta}=cos^2{ heta}-sin^2{ heta}$。

通过这两个公式,我们可以在解决三角函数问题时更加方便和快速地求解。

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