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三角函数常用运算

诱导公式:

公式一:

  设α为任意角,终边相同的角的同一三角函数的值相等:

$sin(2kπ+α)=sinα$
$cos(2kπ+α)=cosα$
$tan(2kπ+α)=tanα$
$cot(2kπ+α)=cotα$

公式二:

  设α为任意角,π+α的三角函数值与α的三角函数值之间的关系:

  $sin(π+α)=-sinα$
  $cos(π+α)=-cosα$
  $tan(π+α)= tanα$
  $cot(π+α)= cotα$

公式三:

  任意角α与 -α的三角函数值之间的关系:

  $sin(-α)=-sinα$
  $cos(-α)= cosα$
  $tan(-α)=-tanα$
  $cot(-α)=-cotα$

公式四:

  利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系:
  $sin(π-α)= sinα$
  $cos(π-α)=-cosα$
  $tan(π-α)=-tanα$
  $cot(π-α)=-cotα$

公式五:

  利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系:
  $sin(2π-α)=-sinα$
  $cos(2π-α)= cosα$
  $tan(2π-α)=-tanα$
  $cot(2π-α)=-cotα$

公式六:

  π/2±α与α的三角函数值之间的关系:
  $sin(π/2+α)= cosα$
  $cos(π/2+α)=-sinα$
  $tan(π/2+α)=-cotα$
  $cot(π/2+α)=-tanα$
  $sin(π/2-α)= cosα$
  $cos(π/2-α)= sinα$
  $tan(π/2-α)= cotα$
  $cot(π/2-α)= tanα$

诱导公式记忆口诀

  ※规律总结※

  上面这些诱导公式可以概括为:
  对于k•π/2±α(k∈Z)的个三角函数值,
  ①当k是偶数时,得到α的同名函数值,即函数名不改变;
  ②当k是奇数时,得到α相应的余函数值,即sin→cos;cos→sin;tan→cot,cot→tan.
  (奇变偶不变)
  然后在前面加上把α看成锐角时原函数值的符号.
  (符号看象限)
  例如:
  sin(2π-α)=sin(4•π/2-α),k=4为偶数,所以取sinα.
  当α是锐角时,2π-α∈(270°,360°),sin(2π-α)<0,符号为“-”.
  所以sin(2π-α)=-sinα
  上述的记忆口诀是:
  奇变偶不变,符号看象限.
  公式右边的符号为把α视为锐角时,角k•360°+α(k∈Z),-α、180°±α,360°-α
  所在象限的原三角函数值的符号可记忆
  水平诱导名不变;符号看象限.
  各种三角函数在四个象限的符号如何判断,也可以记住口诀“一全正;二正弦;三为切;四余弦”.
  这十二字口诀的意思就是说:
  第一象限内任何一个角的四种三角函数值都是“+”;
  第二象限内只有正弦是“+”,其余全部是“-”;
  第三象限内切函数是“+”,弦函数是“-”;
  第四象限内只有余弦是“+”,其余全部是“-”.
  上述记忆口诀,一全正,二正弦,三正切,四余弦

其他三角函数知识:

  ⒈同角三角函数的基本关系式

倒数关系:

  $tanα •cotα=1$
  $sinα •cscα=1$
  $cosα •secα=1$

商的关系:

  $sinα/cosα=tanα=secα/cscα$
  $cosα/sinα=cotα=cscα/secα$

平方关系:

  $sin^2(α)+cos^2(α)=1$
  $1+tan^2(α)=sec^2(α)$
  $1+cot^2(α)=csc^2(α)$

两角和差公式

  $sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ$
  $sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ$
  $cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ$
  $tan(α+β)=\frac{tanα+tanβ}{1-tanα •tanβ}$
  $tan(α-β)=\frac{tanα-tanβ}{1+tanα •tanβ}$

倍角公式

二倍角的正弦、余弦和正切公式,升幂缩角公式
  $sin2α=2sinαcosα$
  $cos2α=cos^2(α)-sin^2(α)
=2cos^2(α)-1
=1-2sin^2(α)$
  $tan2α=\frac{2tanα}{1-tan^2(α)}$

半角公式

  半角的正弦、余弦和正切公式(降幂扩角公式)
   $sin^2(\frac{α}{2})=\frac{1-cosα}{2}$
   $cos^2(\frac{α}{2})=\frac{1+cosα}{2}$
   $tan^2(\frac{α}{2})=\frac{1-cosα}{1+cosα}$

万能公式

  $sinα=\frac{2tan(\frac{α}{2})}{1+tan^2(\frac{α}{2})}$
  $cosα=\frac{1-tan^2(\frac{α}{2})}{1+tan^2(\frac{α}{2})}$
  $tanα=\frac{2tan(\frac{α}{2})}{1-tan^2(\frac{α}{2})}$   

万能公式推导

  附推导:
  $sin2α=2sinαcosα=\frac{2sinαcosα}{(cos^2(α)+sin^2(α))}$,
  (因为$cos^2(α)+sin^2(α)=1$)
  再把*分式上下同除$cos^2(α)$,可得$sin2α=2tanα/(1+tan^2(α))$
  然后用$\frac{α}{2}$代替α即可.
  同理可推导余弦的万能公式.正切的万能公式可通过正弦比余弦得到.

三倍角公式

  三倍角的正弦、余弦和正切公式
  $sin3α=3sinα-4sin^3(α)$
  $cos3α=4cos^3(α)-3cosα$
  $tan3α=\frac{3tanα-tan^3(α)}{1-3tan^2(α)}$
  
  三倍角公式推导
  附推导:
  $tan3α=\frac{sin3α}{cos3α}$
  $=\frac{(sin2αcosα+cos2αsinα)}{(cos2αcosα-sin2αsinα)}$
  $=\frac{(2sinαcos^2(α)+cos^2(α)sinα-sin^3(α))}{(cos^3(α)-cosαsin^2(α)-2sin^2(α)cosα)}$
  上下同除以$cos^3(α)$,得:
  $tan3α=\frac{(3tanα-tan^3(α))}{(1-3tan^2(α))}$
  $sin3α=sin(2α+α)=sin2αcosα+cos2αsinα$
  $=2sinαcos^2(α)+(1-2sin^2(α))sinα$
  $=2sinα-2sin^3(α)+sinα-2sin^2(α)$
  $=3sinα-4sin^3(α)$

  $cos3α=cos(2α+α)=cos2αcosα-sin2αsinα$
  $=(2cos^2(α)-1)cosα-2cosαsin^2(α)$
  $=2cos^3(α)-cosα+(2cosα-2cos^3(α))$
  $=4cos^3(α)-3cosα$
  即
  $sin3α=3sinα-4sin^3(α)$
  $cos3α=4cos^3(α)-3cosα$
  三倍角公式联想记忆
  记忆方法:谐音、联想
  正弦三倍角:3元 减 4元3角(欠债了(被减成负数),所以要“挣钱”(音似“正弦”))
  余弦三倍角:4元3角 减 3元(减完之后还有“余”)
  ☆☆注意函数名,即正弦的三倍角都用正弦表示,余弦的三倍角都用余弦表示.

和差化积公式

  三角函数的和差化积公式
  
  $sinα+sinβ=2sin\frac{α+β}{2}•cos\frac{α-β}{2}$
  
  $sinα-sinβ=2sin\frac{α-β}{2}•cos\frac{α+β}{2}$

   
  $cosα+cosβ=2cos\frac{α+β}{2}•cos\frac{α-β}{2}$
 
  
  $cosα-cosβ=-2sin\frac{α+β}{2}•sin\frac{α-β}{2}$

积化和差公式

  三角函数的积化和差公式
  $sinα •cosβ=0.5[sin(α+β)+sin(α-β)]$
  $cosα •sinβ=0.5[sin(α+β)-sin(α-β)]$
  $cosα •cosβ=0.5[cos(α+β)+cos(α-β)]$
  $sinα •sinβ=- 0.5[cos(α+β)-cos(α-β)]$

和差化积公式

  附推导:首先,我们知道
$sin(α+β)=sinα cosβ+cosα sinβ$
$sin(α-β)=sinα cosβ-cosα sinβ$
  我们把两式相加就得到
$sin(α+β)+sin(α-β)=2sinα cosβ$
  所以,
$sinα cosβ=\frac{sin(α+β)+sin(α-β)}{2}$
  同理,若把两式相减,就得到
$cosα sinβ=\frac{sin(α+β)-sin(α-β)}{2}$
  同样的,我们还知道
$cos(α+β)=cosα cosβ-sinα sinβ$,
$cos(α-β)=cosα cosβ+sinα sinβ$
  所以,把两式相加,我们就可以得到
$cos(α+β)+cos(α-β)=2cosα cosβ$
  所以我们就得到,
$cosα cosβ=\frac{cos(α+β)+cos(α-β)}{2}$
  同理,两式相减我们就得到
$sinα sinβ=-\frac{cos(α+β)-cos(α-β)}{2}$
  这样,我们就得到了积化和差的四个公式:
$sinα cosβ=\frac{sin(α+β)+sin(α-β)}{2}$
$cosα sinβ=\frac{sin(α+β)-sin(α-β)}{2}$
$cosα cosβ=\frac{cos(α+β)+cos(α-β)}{2}$
$sinα sinβ=-\frac{cos(α+β)-cos(α-β)}{2}$
  好,有了积化和差的四个公式以后,我们只需一个变形,就可以得到和差化积的四个公式.
  我们把上述四个公式中的α+β设为x,α-β设为y,那么
$α=\frac{x+y}{2}$,
$β=\frac{x-y}{2}$
  把α,β分别用x,y表示就可以得到和差化积的四个公式:
$sinx+siny=2sin\frac{x+y}{2} cos\frac{x-y}{2}$
$sinx-siny=2cos\frac{x+y}{2} sin\frac{x-y}{2}$
$cosx+cosy=2cos\frac{x+y}{2} cos\frac{x-y}{2}$
$cosx-cosy=-2sin\frac{x+y}{2} sin\frac{x-y}{2}$