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三角恒等式

数学中,三角恒等式是对出现的所有值都为實变量,涉及到三角函数的等式。这些恒等式在表达式中有些三角函数需要简化的时候是很有用的。一个重要应用是非三角函数的积分:一个常用技巧是首先使用使用三角函数的代换规则,则通过三角恒等式可简化结果的积分。

在几何上依据以O为中心的单位圆可以构造角θ的很多三角函数
三角函數示意圖
幾個三角函數的圖形,分別為正弦、餘弦、正切、餘切、正割、餘割和正矢。配色與上圖相同
单位圆的角度

符号 编辑

为了避免由于 的不同意思所带来的混淆,我們經常用下列兩個表格來表示三角函数倒数反函数。另外在表示余割函数時,' '有时會寫成比較长的' '。

函数 反函數 倒数
中文 全寫 簡寫 中文 全寫 簡寫 中文 全寫 簡寫
正弦 sine sin 反正弦 arcsine arcsin 餘割 cosecant csc
餘弦 cosine cos 反餘弦 arccosine arccos 正割 secant sec
正切 tangent tan 反正切 arctangent arctan 餘切 cotangent cot
餘切 cotangent cot 反餘切 arccotangent arccot 正切 tangent tan
正割 secant sec 反正割 arcsecant arcsec 餘弦 cosine cos
餘割 cosecant csc 反餘割 arccosecant arccsc 正弦 sine sin

不同的角度度量适合于不同的情况。本表展示最常用的系统。弧度是缺省的角度量并用在指数函数中。所有角度度量都是无单位的。另外在計算機中角度的符號為D,弧度的符號為R,梯度的符號為G。

相同角度的轉換表
角度單位 計算機中代號
               
角度                 D
弧度                 R
梯度                 G

基本關係 编辑

 
三角函數間的關係,可分成正函數餘函數

畢達哥拉斯三角恒等式如下:

 
 
 

由上面的平方關係加上三角函數的基本定義,可以導出下面的表格,即每個三角函數都可以用其他五個表達。(严谨地说,所有根号前都应根据实际情况添加正负号)

函數            
             
             
             
             
             
             

其他函數的基本關係 编辑

正矢餘矢半正矢半餘矢外正割用於航行。例如半正矢可以計算球體上的兩個點之間的距離,但它們不常用。

名稱 函數 [1]
正矢, versine  
 
 
 
餘的正矢, vercosine    
餘矢, coversine  
 
 
餘的餘矢, covercosine    
半正矢, haversine    
餘的半正矢, havercosine    
半餘矢, hacoversine
cohaversine
   
餘的半餘矢, hacovercosine
cohavercosine
   
外正割,exsecant    
外餘割,excosecant    
弦函數, chord    
純虛數指數函數,
cosine and imaginary unit sine
   
輻角,Argument    

对称、移位和周期 编辑

通过检视单位圆,可确立三角函数的下列性质:

对称 编辑

当三角函数反射自某个特定的 值,结果经常是另一个其他三角函数。这导致了下列恒等式:

反射于  反射于  反射于  反射于 
       

移位和周期 编辑

通过旋转特定角度移位三角函数,经常可以找到更简单的表达结果的不同的三角函数。例如通过旋转   弧度移位函数。因为这些函数的周期要么是 要么是 ,新函数和没有移位的旧函数完全一样。

移位  移位  移位  移位 
  的周期  ,  ,   的周期
       

角的和差恒等式 编辑

 
正弦與餘弦的角和公式的圖形證明法。使用了相似三角形的性質與三角函數的定義,強調的線段是單位長度
 
正切的角和公式的圖形證明法。使用了相似三角形的性質與三角函數的定義,強調的線段是單位長度。

它们也叫做“和差定理”、“和差公式”或“和角公式”。最快速簡要的檢定方式是使用欧拉公式[註 1]

正弦  
余弦  
正切  
余切  
正割  
余割  
注意正负号的对应。

 
 

正弦与余弦的无限多项和 编辑

 
 

这里的" "意味着索引 遍历集合 的大小为 的所有子集的集合。

在这两个恒等式中出现了在有限多项中不出现的不对称:在每个乘积中,只有有限多个正弦因子和餘有限多个余弦因子。

如果只有有限多项 是非零,则在右边只有有限多项是非零,因为正弦因子将变为零,而在每个项中,所有却有限多的余弦因子将是单位一。

正切的有限多项和 编辑

 ,对于 。设 是变量    基本对称多项式。则

 

项的数目依赖于 。例如,

 

并以此类推。一般情况可通过数学归纳法证明。

多倍角公式 编辑

  切比雪夫多项式  
  次伸展多项式  
棣莫弗定理 虚单位  
 

(這個 的函數是狄利克雷核。)

雙倍角、三倍角和半角公式 编辑

這些公式可以使用和差恒等式或多倍角公式来证明。

雙倍角公式      
     
降次公式    
   
三倍角公式      
     
半角公式      
     

n倍角公式 编辑

 倍角公式
 

(第二类切比雪夫多项式

 

(第一类切比雪夫多项式

 
 倍遞迴公式
  。(遞迴關係)

参见正切半角公式,它也叫做“万能公式”。

其他函數的倍半角公式 编辑

正矢
  •  
餘矢
  •  

幂简约公式 编辑

从解余弦二倍角公式的第二和第三版本得到。

正弦 餘弦 其他
     
     
     
     


餘弦 正弦
如果 奇數    
如果 偶數    

数值连乘 编辑

 [2]
 [2]
 , , 
 , , 
 , , 

常見的恆等式 编辑

积化和差与和差化积恆等式 编辑

數學家韋達在其三角學著作《應用於三角形的數學定律》給出积化和差与和差化积恒等式。积化和差恒等式可以通过展开角的和差恒等式的右手端来证明。

 
积化和差 和差化积
   
   
   
   

平方差公式 编辑

三角恒等式, 在数学中, 是对出现的所有值都为實变量, 涉及到三角函数的等式, 这些恒等式在表达式中有些三角函数需要简化的时候是很有用的, 一个重要应用是非三角函数的积分, 一个常用技巧是首先使用使用三角函数的代换规则, 则通过可简化结果的积分, 在几何上依据以o为中心的单位圆可以构造角θ的很多三角函数, 三角函數示意圖, 由于已知的技术原因, 图表暂时不可用, 带来不便, 我们深表歉意, 幾個三角函數的圖形, 分別為正弦, 餘弦, 正切, 餘切, 正割, 餘割和正矢, 配色與上圖相同, 单位圆的角度, 目录, 符. 在数学中 三角恒等式是对出现的所有值都为實变量 涉及到三角函数的等式 这些恒等式在表达式中有些三角函数需要简化的时候是很有用的 一个重要应用是非三角函数的积分 一个常用技巧是首先使用使用三角函数的代换规则 则通过三角恒等式可简化结果的积分 在几何上依据以O为中心的单位圆可以构造角8的很多三角函数 三角函數示意圖 由于已知的技术原因 图表暂时不可用 带来不便 我们深表歉意 幾個三角函數的圖形 分別為正弦 餘弦 正切 餘切 正割 餘割和正矢 配色與上圖相同 单位圆的角度 目录 1 符号 2 基本關係 2 1 其他函數的基本關係 3 对称 移位和周期 3 1 对称 3 2 移位和周期 4 角的和差恒等式 4 1 正弦与余弦的无限多项和 4 2 正切的有限多项和 5 多倍角公式 5 1 雙倍角 三倍角和半角公式 5 2 n倍角公式 5 3 其他函數的倍半角公式 6 幂简约公式 7 数值连乘 8 常見的恆等式 8 1 积化和差与和差化积恆等式 8 2 平方差公式 8 3 其他恆等式 8 3 1 托勒密定理 9 三角函數與雙曲函數的恆等式 10 线性组合 11 反三角函数 12 无限乘积公式 13 微積分 13 1 蘊涵 14 指数定义 15 参见 16 註釋 17 參考文獻 17 1 引用 17 2 来源符号 编辑为了避免由于sin 1 x displaystyle sin 1 x nbsp 的不同意思所带来的混淆 我們經常用下列兩個表格來表示三角函数的倒数和反函数 另外在表示余割函数時 csc displaystyle csc nbsp 有时會寫成比較长的 c o s e c displaystyle mathrm cosec nbsp 函数 反函數 倒数 中文 全寫 簡寫 中文 全寫 簡寫 中文 全寫 簡寫 正弦 sine sin 反正弦 arcsine arcsin 餘割 cosecant csc 餘弦 cosine cos 反餘弦 arccosine arccos 正割 secant sec 正切 tangent tan 反正切 arctangent arctan 餘切 cotangent cot 餘切 cotangent cot 反餘切 arccotangent arccot 正切 tangent tan 正割 secant sec 反正割 arcsecant arcsec 餘弦 cosine cos 餘割 cosecant csc 反餘割 arccosecant arccsc 正弦 sine sin 不同的角度度量适合于不同的情况 本表展示最常用的系统 弧度是缺省的角度量并用在指数函数中 所有角度度量都是无单位的 另外在計算機中角度的符號為D 弧度的符號為R 梯度的符號為G 相同角度的轉換表 角度單位 值 計算機中代號 轉 0 displaystyle 0 nbsp 1 12 displaystyle frac 1 12 nbsp 1 8 displaystyle frac 1 8 nbsp 1 6 displaystyle frac 1 6 nbsp 1 4 displaystyle frac 1 4 nbsp 1 2 displaystyle frac 1 2 nbsp 3 4 displaystyle frac 3 4 nbsp 1 displaystyle 1 nbsp 無 角度 0 displaystyle 0 circ nbsp 30 displaystyle 30 circ nbsp 45 displaystyle 45 circ nbsp 60 displaystyle 60 circ nbsp 90 displaystyle 90 circ nbsp 180 displaystyle 180 circ nbsp 270 displaystyle 270 circ nbsp 360 displaystyle 360 circ nbsp D 弧度 0 displaystyle 0 nbsp p 6 displaystyle frac pi 6 nbsp p 4 displaystyle frac pi 4 nbsp p 3 displaystyle frac pi 3 nbsp p 2 displaystyle frac pi 2 nbsp p displaystyle pi nbsp 3 p 2 displaystyle frac 3 pi 2 nbsp 2 p displaystyle 2 pi nbsp R 梯度 0 g displaystyle 0 g nbsp 33 1 3 g displaystyle 33 frac 1 3 g nbsp 50 g displaystyle 50 g nbsp 66 2 3 g displaystyle 66 frac 2 3 g nbsp 100 g displaystyle 100 g nbsp 200 g displaystyle 200 g nbsp 300 g displaystyle 300 g nbsp 400 g displaystyle 400 g nbsp G基本關係 编辑 nbsp 三角函數間的關係 可分成正函數 和餘函數 畢達哥拉斯三角恒等式如下 sin 2 8 cos 2 8 1 displaystyle sin 2 theta cos 2 theta 1 nbsp tan 2 8 1 sec 2 8 displaystyle tan 2 theta 1 sec 2 theta nbsp 1 cot 2 8 csc 2 8 displaystyle 1 cot 2 theta csc 2 theta nbsp 由上面的平方關係加上三角函數的基本定義 可以導出下面的表格 即每個三角函數都可以用其他五個表達 严谨地说 所有根号前都应根据实际情况添加正负号 函數 sin displaystyle sin nbsp cos displaystyle cos nbsp tan displaystyle tan nbsp cot displaystyle cot nbsp sec displaystyle sec nbsp csc displaystyle csc nbsp sin 8 displaystyle sin theta nbsp sin 8 displaystyle sin theta nbsp 1 cos 2 8 displaystyle sqrt 1 cos 2 theta nbsp tan 8 1 tan 2 8 displaystyle frac tan theta sqrt 1 tan 2 theta nbsp 1 1 cot 2 8 displaystyle frac 1 sqrt 1 cot 2 theta nbsp sec 2 8 1 sec 8 displaystyle frac sqrt sec 2 theta 1 sec theta nbsp 1 csc 8 displaystyle frac 1 csc theta nbsp cos 8 displaystyle cos theta nbsp 1 sin 2 8 displaystyle sqrt 1 sin 2 theta nbsp cos 8 displaystyle cos theta nbsp 1 1 tan 2 8 displaystyle frac 1 sqrt 1 tan 2 theta nbsp cot 8 1 cot 2 8 displaystyle frac cot theta sqrt 1 cot 2 theta nbsp 1 sec 8 displaystyle frac 1 sec theta nbsp csc 2 8 1 csc 8 displaystyle frac sqrt csc 2 theta 1 csc theta nbsp tan 8 displaystyle tan theta nbsp sin 8 1 sin 2 8 displaystyle frac sin theta sqrt 1 sin 2 theta nbsp 1 cos 2 8 cos 8 displaystyle frac sqrt 1 cos 2 theta cos theta nbsp tan 8 displaystyle tan theta nbsp 1 cot 8 displaystyle frac 1 cot theta nbsp sec 2 8 1 displaystyle sqrt sec 2 theta 1 nbsp 1 csc 2 8 1 displaystyle frac 1 sqrt csc 2 theta 1 nbsp cot 8 displaystyle cot theta nbsp 1 sin 2 8 sin 8 displaystyle sqrt 1 sin 2 theta over sin theta nbsp cos 8 1 cos 2 8 displaystyle cos theta over sqrt 1 cos 2 theta nbsp 1 tan 8 displaystyle 1 over tan theta nbsp cot 8 displaystyle cot theta nbsp 1 sec 2 8 1 displaystyle 1 over sqrt sec 2 theta 1 nbsp csc 2 8 1 displaystyle sqrt csc 2 theta 1 nbsp sec 8 displaystyle sec theta nbsp 1 1 sin 2 8 displaystyle 1 over sqrt 1 sin 2 theta nbsp 1 cos 8 displaystyle 1 over cos theta nbsp 1 tan 2 8 displaystyle sqrt 1 tan 2 theta nbsp 1 cot 2 8 cot 8 displaystyle sqrt 1 cot 2 theta over cot theta nbsp sec 8 displaystyle sec theta nbsp csc 8 csc 2 8 1 displaystyle csc theta over sqrt csc 2 theta 1 nbsp csc 8 displaystyle csc theta nbsp 1 sin 8 displaystyle 1 over sin theta nbsp 1 1 cos 2 8 displaystyle 1 over sqrt 1 cos 2 theta nbsp 1 tan 2 8 tan 8 displaystyle sqrt 1 tan 2 theta over tan theta nbsp 1 cot 2 8 displaystyle sqrt 1 cot 2 theta nbsp sec 8 sec 2 8 1 displaystyle sec theta over sqrt sec 2 theta 1 nbsp csc 8 displaystyle csc theta nbsp 其他函數的基本關係 编辑 正矢 餘矢 半正矢 半餘矢 外正割用於航行 例如半正矢可以計算球體上的兩個點之間的距離 但它們不常用 名稱 函數 值 1 正矢 versine versin 8 displaystyle operatorname versin theta nbsp vers 8 displaystyle operatorname vers theta nbsp ver 8 displaystyle operatorname ver theta nbsp 1 cos 8 displaystyle 1 cos theta nbsp 餘的正矢 vercosine vercosin 8 displaystyle operatorname vercosin theta nbsp 1 cos 8 displaystyle 1 cos theta nbsp 餘矢 coversine coversin 8 displaystyle operatorname coversin theta nbsp cvs 8 displaystyle operatorname cvs theta nbsp 1 sin 8 displaystyle 1 sin theta nbsp 餘的餘矢 covercosine covercosin 8 displaystyle operatorname covercosin theta nbsp 1 sin 8 displaystyle 1 sin theta nbsp 半正矢 haversine haversin 8 displaystyle operatorname haversin theta nbsp 1 cos 8 2 displaystyle frac 1 cos theta 2 nbsp 餘的半正矢 havercosine havercosin 8 displaystyle operatorname havercosin theta nbsp 1 cos 8 2 displaystyle frac 1 cos theta 2 nbsp 半餘矢 hacoversinecohaversine hacoversin 8 displaystyle operatorname hacoversin theta nbsp 1 sin 8 2 displaystyle frac 1 sin theta 2 nbsp 餘的半餘矢 hacovercosinecohavercosine hacovercosin 8 displaystyle operatorname hacovercosin theta nbsp 1 sin 8 2 displaystyle frac 1 sin theta 2 nbsp 外正割 exsecant exsec 8 displaystyle operatorname exsec theta nbsp sec 8 1 displaystyle sec theta 1 nbsp 外餘割 excosecant excsc 8 displaystyle operatorname excsc theta nbsp csc 8 1 displaystyle csc theta 1 nbsp 弦函數 chord crd 8 displaystyle operatorname crd theta nbsp 2 sin 8 2 displaystyle 2 sin left frac theta 2 right nbsp 純虛數指數函數 cosine and imaginary unit sine cis 8 displaystyle operatorname cis theta nbsp cos 8 i sin 8 displaystyle cos theta i sin theta nbsp 輻角 Argument arg x displaystyle arg x nbsp Im ln x displaystyle operatorname Im ln x nbsp 对称 移位和周期 编辑更多信息 诱导公式 通过检视单位圆 可确立三角函数的下列性质 对称 编辑 当三角函数反射自某个特定的8 displaystyle theta nbsp 值 结果经常是另一个其他三角函数 这导致了下列恒等式 反射于8 0 displaystyle theta 0 nbsp 反射于8 p 4 displaystyle theta tfrac pi 4 nbsp 反射于8 p 2 displaystyle theta tfrac pi 2 nbsp 反射于8 3 p 4 displaystyle theta tfrac 3 pi 4 nbsp sin 0 8 sin 8 cos 0 8 cos 8 tan 0 8 tan 8 cot 0 8 cot 8 sec 0 8 sec 8 csc 0 8 csc 8 displaystyle begin aligned sin 0 theta amp sin theta cos 0 theta amp cos theta tan 0 theta amp tan theta cot 0 theta amp cot theta sec 0 theta amp sec theta csc 0 theta amp csc theta end aligned nbsp sin p 2 8 cos 8 cos p 2 8 sin 8 tan p 2 8 cot 8 cot p 2 8 tan 8 sec p 2 8 csc 8 csc p 2 8 sec 8 displaystyle begin aligned sin tfrac pi 2 theta amp cos theta cos tfrac pi 2 theta amp sin theta tan tfrac pi 2 theta amp cot theta cot tfrac pi 2 theta amp tan theta sec tfrac pi 2 theta amp csc theta csc tfrac pi 2 theta amp sec theta end aligned nbsp sin p 8 sin 8 cos p 8 cos 8 tan p 8 tan 8 cot p 8 cot 8 sec p 8 sec 8 csc p 8 csc 8 displaystyle begin aligned sin pi theta amp sin theta cos pi theta amp cos theta tan pi theta amp tan theta cot pi theta amp cot theta sec pi theta amp sec theta csc pi theta amp csc theta end aligned nbsp sin 3 p 2 8 cos 8 cos 3 p 2 8 sin 8 tan 3 p 2 8 cot 8 cot 3 p 2 8 tan 8 sec 3 p 2 8 csc 8 csc 3 p 2 8 sec 8 displaystyle begin aligned sin tfrac 3 pi 2 theta amp cos theta cos tfrac 3 pi 2 theta amp sin theta tan tfrac 3 pi 2 theta amp cot theta cot tfrac 3 pi 2 theta amp tan theta sec tfrac 3 pi 2 theta amp csc theta csc tfrac 3 pi 2 theta amp sec theta end aligned nbsp 移位和周期 编辑 通过旋转特定角度移位三角函数 经常可以找到更简单的表达结果的不同的三角函数 例如通过旋转p 2 displaystyle tfrac pi 2 nbsp p displaystyle pi nbsp 和2 p displaystyle 2 pi nbsp 弧度移位函数 因为这些函数的周期要么是p displaystyle pi nbsp 要么是2 p displaystyle 2 pi nbsp 新函数和没有移位的旧函数完全一样 移位p 2 displaystyle tfrac pi 2 nbsp 移位p displaystyle pi nbsp 移位3 p 2 displaystyle tfrac 3 pi 2 nbsp 移位2 p displaystyle 2 pi nbsp tan displaystyle tan nbsp 和cot displaystyle cot nbsp 的周期 sin displaystyle sin nbsp cos displaystyle cos nbsp csc displaystyle csc nbsp 和sec displaystyle sec nbsp 的周期 sin 8 p 2 cos 8 cos 8 p 2 sin 8 tan 8 p 2 cot 8 cot 8 p 2 tan 8 sec 8 p 2 csc 8 csc 8 p 2 sec 8 displaystyle begin aligned sin theta tfrac pi 2 amp cos theta cos theta tfrac pi 2 amp sin theta tan theta tfrac pi 2 amp cot theta cot theta tfrac pi 2 amp tan theta sec theta tfrac pi 2 amp csc theta csc theta tfrac pi 2 amp sec theta end aligned nbsp sin 8 p sin 8 cos 8 p cos 8 tan 8 p tan 8 cot 8 p cot 8 sec 8 p sec 8 csc 8 p csc 8 displaystyle begin aligned sin theta pi amp sin theta cos theta pi amp cos theta tan theta pi amp tan theta cot theta pi amp cot theta sec theta pi amp sec theta csc theta pi amp csc theta end aligned nbsp sin 8 3 p 2 cos 8 cos 8 3 p 2 sin 8 tan 8 3 p 2 cot 8 cot 8 3 p 2 tan 8 sec 8 3 p 2 csc 8 csc 8 3 p 2 sec 8 displaystyle begin aligned sin theta tfrac 3 pi 2 amp cos theta cos theta tfrac 3 pi 2 amp sin theta tan theta tfrac 3 pi 2 amp cot theta cot theta tfrac 3 pi 2 amp tan theta sec theta tfrac 3 pi 2 amp csc theta csc theta tfrac 3 pi 2 amp sec theta end aligned nbsp sin 8 2 p sin 8 cos 8 2 p cos 8 tan 8 2 p tan 8 cot 8 2 p cot 8 sec 8 2 p sec 8 csc 8 2 p csc 8 displaystyle begin aligned sin theta 2 pi amp sin theta cos theta 2 pi amp cos theta tan theta 2 pi amp tan theta cot theta 2 pi amp cot theta sec theta 2 pi amp sec theta csc theta 2 pi amp csc theta end aligned nbsp 角的和差恒等式 编辑 nbsp 正弦與餘弦的角和公式的圖形證明法 使用了相似三角形的性質與三角函數的定義 強調的線段是單位長度 nbsp 正切的角和公式的圖形證明法 使用了相似三角形的性質與三角函數的定義 強調的線段是單位長度 它们也叫做 和差定理 和差公式 或 和角公式 最快速簡要的檢定方式是使用欧拉公式 註 1 正弦 sin a b sin a cos b cos a sin b displaystyle sin alpha pm beta sin alpha cos beta pm cos alpha sin beta nbsp 余弦 cos a b cos a cos b sin a sin b displaystyle cos alpha pm beta cos alpha cos beta mp sin alpha sin beta nbsp 正切 tan a b tan a tan b 1 tan a tan b displaystyle tan alpha pm beta frac tan alpha pm tan beta 1 mp tan alpha tan beta nbsp 余切 cot a b cot a cot b 1 cot b cot a displaystyle cot alpha pm beta frac cot alpha cot beta mp 1 cot beta pm cot alpha nbsp 正割 sec a b sec a sec b 1 tan a tan b displaystyle sec alpha pm beta frac sec alpha sec beta 1 mp tan alpha tan beta nbsp 余割 csc a b csc a csc b cot b cot a displaystyle csc alpha pm beta frac csc alpha csc beta cot beta pm cot alpha nbsp 注意正负号的对应 x y a b x y a b and x y a b displaystyle begin aligned x pm y a pm b amp Rightarrow x y a b amp mbox and x y a b end aligned nbsp x y a b x y a b and x y a b displaystyle begin aligned x pm y a mp b amp Rightarrow x y a b amp mbox and x y a b end aligned nbsp 正弦与余弦的无限多项和 编辑 sin i 1 8 i o d d k 1 1 k 1 2 A k i A sin 8 i i A cos 8 i displaystyle sin left sum i 1 infty theta i right sum mathrm odd k geq 1 1 frac k 1 2 sum A k left prod i in A sin theta i prod i not in A cos theta i right nbsp cos i 1 8 i e v e n k 0 1 k 2 A k i A sin 8 i i A cos 8 i displaystyle cos left sum i 1 infty theta i right sum mathrm even k geq 0 1 frac k 2 sum A k left prod i in A sin theta i prod i not in A cos theta i right nbsp 这里的 A k displaystyle A k nbsp 意味着索引A displaystyle A nbsp 遍历集合 1 2 3 displaystyle left 1 2 3 ldots right nbsp 的大小为k displaystyle k nbsp 的所有子集的集合 在这两个恒等式中出现了在有限多项中不出现的不对称 在每个乘积中 只有有限多个正弦因子和餘有限多个余弦因子 如果只有有限多项8 i displaystyle theta i nbsp 是非零 则在右边只有有限多项是非零 因为正弦因子将变为零 而在每个项中 所有却有限多的余弦因子将是单位一 正切的有限多项和 编辑 设x i tan 8 i displaystyle x i tan theta i nbsp 对于i 1 n displaystyle i 1 ldots n nbsp 设e k displaystyle e k nbsp 是变量x i displaystyle x i nbsp i 1 n displaystyle i 1 ldots n nbsp k 0 n displaystyle k 0 ldots n nbsp 的k displaystyle k nbsp 次基本对称多项式 则 tan 8 1 8 n e 1 e 3 e 5 e 0 e 2 e 4 displaystyle tan theta 1 cdots theta n frac e 1 e 3 e 5 cdots e 0 e 2 e 4 cdots nbsp 项的数目依赖于n displaystyle n nbsp 例如 tan 8 1 8 2 8 3 e 1 e 3 e 0 e 2 x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 2 x 3 tan 8 1 8 2 8 3 8 4 e 1 e 3 e 0 e 2 e 4 x 1 x 2 x 3 x 4 x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 4 x 1 x 3 x 4 x 2 x 3 x 4 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 displaystyle begin aligned tan theta 1 theta 2 theta 3 amp frac e 1 e 3 e 0 e 2 frac x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 2 x 3 tan theta 1 theta 2 theta 3 theta 4 amp frac e 1 e 3 e 0 e 2 e 4 amp frac x 1 x 2 x 3 x 4 x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 4 x 1 x 3 x 4 x 2 x 3 x 4 1 x 1 x 2 x 1 x 3 x 1 x 4 x 2 x 3 x 2 x 4 x 3 x 4 x 1 x 2 x 3 x 4 end aligned nbsp 并以此类推 一般情况可通过数学归纳法证明 多倍角公式 编辑T n displaystyle T n nbsp 是n displaystyle n nbsp 次切比雪夫多项式 cos n 8 T n cos 8 displaystyle cos n theta T n cos theta nbsp S n displaystyle S n nbsp 是n displaystyle n nbsp 次伸展多项式 sin 2 n 8 S n sin 2 8 displaystyle sin 2 n theta S n sin 2 theta nbsp 棣莫弗定理 i displaystyle i nbsp 是虚单位 cos n 8 i sin n 8 cos 8 i sin 8 n displaystyle cos n theta i sin n theta cos theta i sin theta n nbsp 1 2 cos x 2 cos 2 x 2 cos 3 x 2 cos n x sin n 1 2 x sin x 2 displaystyle 1 2 cos x 2 cos 2x 2 cos 3x cdots 2 cos nx frac sin left left n frac 1 2 right x right sin frac x 2 nbsp 這個x displaystyle x nbsp 的函數是狄利克雷核 雙倍角 三倍角和半角公式 编辑 這些公式可以使用和差恒等式或多倍角公式来证明 弦 切 割 雙倍角公式 正 sin 2 8 2 sin 8 cos 8 2 tan 8 1 tan 2 8 displaystyle begin aligned sin 2 theta amp 2 sin theta cos theta amp frac 2 tan theta 1 tan 2 theta end aligned nbsp tan 2 8 2 tan 8 1 tan 2 8 1 1 tan 8 1 1 tan 8 displaystyle begin aligned tan 2 theta amp frac 2 tan theta 1 tan 2 theta amp frac 1 1 tan theta frac 1 1 tan theta end aligned nbsp sec 2 8 sec 2 8 1 tan 2 8 sec 2 8 2 sec 2 8 displaystyle begin aligned sec 2 theta amp frac sec 2 theta 1 tan 2 theta amp frac sec 2 theta 2 sec 2 theta end aligned nbsp 餘 cos 2 8 cos 2 8 sin 2 8 2 cos 2 8 1 1 2 sin 2 8 1 tan 2 8 1 tan 2 8 displaystyle begin aligned cos 2 theta amp cos 2 theta sin 2 theta amp 2 cos 2 theta 1 amp 1 2 sin 2 theta amp frac 1 tan 2 theta 1 tan 2 theta end aligned nbsp cot 2 8 cot 2 8 1 2 cot 8 cot 8 tan 8 2 displaystyle begin aligned cot 2 theta amp frac cot 2 theta 1 2 cot theta amp frac cot theta tan theta 2 end aligned nbsp csc 2 8 csc 2 8 2 cot 8 sec 8 csc 8 2 displaystyle begin aligned csc 2 theta amp frac csc 2 theta 2 cot theta amp frac sec theta csc theta 2 end aligned nbsp 降次公式 正 sin 2 8 1 cos 2 8 2 displaystyle sin 2 theta frac 1 cos 2 theta 2 nbsp tan 2 8 1 cos 2 8 1 cos 2 8 displaystyle tan 2 theta frac 1 cos 2 theta 1 cos 2 theta nbsp 餘 cos 2 8 1 cos 2 8 2 displaystyle cos 2 theta frac 1 cos 2 theta 2 nbsp cot 2 8 1 cos 2 8 1 cos 2 8 displaystyle cot 2 theta frac 1 cos 2 theta 1 cos 2 theta nbsp 三倍角公式 正 sin 3 8 3 sin 8 4 sin 3 8 4 sin 8 sin p 3 8 sin p 3 8 displaystyle begin aligned sin 3 theta amp 3 sin theta 4 sin 3 theta amp 4 sin theta sin left frac pi 3 theta right sin left frac pi 3 theta right end aligned nbsp tan 3 8 3 tan 8 tan 3 8 1 3 tan 2 8 tan 8 tan p 3 8 tan p 3 8 displaystyle begin aligned tan 3 theta amp frac 3 tan theta tan 3 theta 1 3 tan 2 theta amp tan theta tan left frac pi 3 theta right tan left frac pi 3 theta right end aligned nbsp sec 3 8 sec 3 8 4 3 sec 2 8 1 4 cos 8 cos p 3 8 cos p 3 8 displaystyle begin aligned sec 3 theta amp frac sec 3 theta 4 3 sec 2 theta amp dfrac 1 4 cos theta cos left dfrac pi 3 theta right cos left dfrac pi 3 theta right end aligned nbsp 餘 cos 3 8 4 cos 3 8 3 cos 8 4 cos 8 cos p 3 8 cos p 3 8 displaystyle begin aligned cos 3 theta amp 4 cos 3 theta 3 cos theta amp 4 cos theta cos left frac pi 3 theta right cos left frac pi 3 theta right end aligned nbsp cot 3 8 cot 3 8 3 cot 8 3 cot 2 8 1 cot 8 cot p 3 8 cot p 3 8 displaystyle begin aligned cot 3 theta amp frac cot 3 theta 3 cot theta 3 cot 2 theta 1 amp cot theta cot left frac pi 3 theta right cot left frac pi 3 theta right end aligned nbsp csc 3 8 csc 3 8 3 csc 2 8 4 1 4 sin 8 sin p 3 8 sin p 3 8 displaystyle begin aligned csc 3 theta amp frac csc 3 theta 3 csc 2 theta 4 amp dfrac 1 4 sin theta sin left dfrac pi 3 theta right sin left dfrac pi 3 theta right end aligned nbsp 半角公式 正 sin 8 2 1 cos 8 2 displaystyle sin frac theta 2 pm sqrt frac 1 cos theta 2 nbsp tan 8 2 csc 8 cot 8 1 cos 8 1 cos 8 sin 8 1 cos 8 1 cos 8 sin 8 cos 8 sin 8 1 cos 8 sin 8 1 cot 2 8 1 cot 8 displaystyle begin aligned tan frac theta 2 amp csc theta cot theta amp pm sqrt 1 cos theta over 1 cos theta amp frac sin theta 1 cos theta amp frac 1 cos theta sin theta amp frac cos theta sin theta 1 cos theta sin theta 1 amp sqrt cot 2 theta 1 cot theta end aligned nbsp sec 8 2 2 sec 8 sec 8 1 displaystyle sec frac theta 2 pm sqrt frac 2 sec theta sec theta 1 nbsp 餘 cos 8 2 1 cos 8 2 displaystyle cos frac theta 2 pm sqrt frac 1 cos theta 2 nbsp cot 8 2 csc 8 cot 8 1 cos 8 1 cos 8 sin 8 1 cos 8 1 cos 8 sin 8 cos 8 sin 8 1 cos 8 sin 8 1 cot 2 8 1 cot 8 displaystyle begin aligned cot frac theta 2 amp csc theta cot theta amp pm sqrt 1 cos theta over 1 cos theta amp frac sin theta 1 cos theta amp frac 1 cos theta sin theta amp frac cos theta sin theta 1 cos theta sin theta 1 amp sqrt cot 2 theta 1 cot theta end aligned nbsp csc 8 2 2 sec 8 sec 8 1 displaystyle csc frac theta 2 pm sqrt frac 2 sec theta sec theta 1 nbsp n倍角公式 编辑 n displaystyle n nbsp 倍角公式 sin n 8 k 0 n n k cos k 8 sin n k 8 sin 1 2 n k p sin 8 k 0 n 1 2 1 k n 1 k k 2 cos 8 n 1 2 k displaystyle sin n theta sum k 0 n binom n k cos k theta sin n k theta sin left frac 1 2 n k pi right sin theta sum k 0 lfloor frac n 1 2 rfloor 1 k binom n 1 k k 2 cos theta n 1 2k nbsp 第二类切比雪夫多项式 cos n 8 k 0 n n k cos k 8 sin n k 8 cos 1 2 n k p 1 2 k 0 n 2 1 k n n k n k k 2 cos 8 n 2 k displaystyle cos n theta sum k 0 n binom n k cos k theta sin n k theta cos left frac 1 2 n k pi right frac 1 2 sum k 0 lfloor frac n 2 rfloor 1 k frac n n k binom n k k 2 cos theta n 2k nbsp 第一类切比雪夫多项式 tan n 8 k 1 n 2 1 k 1 n 2 k 1 tan 2 k 1 8 k 1 n 1 2 1 k 1 n 2 k 1 tan 2 k 1 8 displaystyle tan n theta frac displaystyle sum k 1 left frac n 2 right 1 k 1 binom n 2k 1 tan 2k 1 theta displaystyle sum k 1 left frac n 1 2 right 1 k 1 binom n 2 k 1 tan 2 k 1 theta nbsp n displaystyle n nbsp 倍遞迴公式 tan n 8 tan n 1 8 tan 8 1 tan n 1 8 tan 8 displaystyle tan n theta frac tan n 1 theta tan theta 1 tan n 1 theta tan theta nbsp cot n 8 cot n 1 8 cot 8 1 cot n 1 8 cot 8 displaystyle cot n theta frac cot n 1 theta cot theta 1 cot n 1 theta cot theta nbsp 遞迴關係 参见正切半角公式 它也叫做 万能公式 其他函數的倍半角公式 编辑 正矢 versin 2 8 2 sin 2 8 sin 2 8 sin 8 cos 8 1 cos 2 8 displaystyle operatorname versin 2 theta 2 sin 2 theta frac sin 2 theta sin theta cos theta 1 cos 2 theta nbsp 餘矢 cvs 2 8 sin 8 cos 8 2 1 sin 2 8 displaystyle operatorname cvs 2 theta sin theta cos theta 2 1 sin 2 theta nbsp 幂简约公式 编辑从解余弦二倍角公式的第二和第三版本得到 正弦 餘弦 其他 sin 2 8 1 cos 2 8 2 displaystyle sin 2 theta frac 1 cos 2 theta 2 nbsp cos 2 8 1 cos 2 8 2 displaystyle cos 2 theta frac 1 cos 2 theta 2 nbsp sin 2 8 cos 2 8 1 cos 4 8 8 displaystyle sin 2 theta cos 2 theta frac 1 cos 4 theta 8 nbsp sin 3 8 3 sin 8 sin 3 8 4 displaystyle sin 3 theta frac 3 sin theta sin 3 theta 4 nbsp cos 3 8 3 cos 8 cos 3 8 4 displaystyle cos 3 theta frac 3 cos theta cos 3 theta 4 nbsp sin 3 8 cos 3 8 3 sin 2 8 sin 6 8 32 displaystyle sin 3 theta cos 3 theta frac 3 sin 2 theta sin 6 theta 32 nbsp sin 4 8 3 4 cos 2 8 cos 4 8 8 displaystyle sin 4 theta frac 3 4 cos 2 theta cos 4 theta 8 nbsp cos 4 8 3 4 cos 2 8 cos 4 8 8 displaystyle cos 4 theta frac 3 4 cos 2 theta cos 4 theta 8 nbsp sin 4 8 cos 4 8 3 4 cos 4 8 cos 8 8 128 displaystyle sin 4 theta cos 4 theta frac 3 4 cos 4 theta cos 8 theta 128 nbsp sin 5 8 10 sin 8 5 sin 3 8 sin 5 8 16 displaystyle sin 5 theta frac 10 sin theta 5 sin 3 theta sin 5 theta 16 nbsp cos 5 8 10 cos 8 5 cos 3 8 cos 5 8 16 displaystyle cos 5 theta frac 10 cos theta 5 cos 3 theta cos 5 theta 16 nbsp sin 5 8 cos 5 8 10 sin 2 8 5 sin 6 8 sin 10 8 512 displaystyle sin 5 theta cos 5 theta frac 10 sin 2 theta 5 sin 6 theta sin 10 theta 512 nbsp 餘弦 正弦 如果n displaystyle n nbsp 是奇數 cos n 8 2 2 n k 0 n 1 2 n k cos n 2 k 8 displaystyle cos n theta frac 2 2 n sum k 0 frac n 1 2 binom n k cos n 2k theta nbsp sin n 8 2 2 n k 0 n 1 2 1 n 1 2 k n k sin n 2 k 8 displaystyle sin n theta frac 2 2 n sum k 0 frac n 1 2 1 left frac n 1 2 k right binom n k sin n 2k theta nbsp 如果n displaystyle n nbsp 是偶數 cos n 8 1 2 n n n 2 2 2 n k 0 n 2 1 n k cos n 2 k 8 displaystyle cos n theta frac 1 2 n binom n frac n 2 frac 2 2 n sum k 0 frac n 2 1 binom n k cos n 2k theta nbsp sin n 8 1 2 n n n 2 2 2 n k 0 n 2 1 1 n 2 k n k cos n 2 k 8 displaystyle sin n theta frac 1 2 n binom n frac n 2 frac 2 2 n sum k 0 frac n 2 1 1 left frac n 2 k right binom n k cos n 2k theta nbsp 数值连乘 编辑 k 0 n 1 cos 2 k 8 sin 2 n 8 2 n sin 8 displaystyle prod k 0 n 1 cos 2 k theta frac sin 2 n theta 2 n sin theta nbsp 2 k 0 n 1 sin x k p n sin n x 2 n 1 displaystyle prod k 0 n 1 sin left x frac k pi n right frac sin nx 2 n 1 nbsp 2 k 1 n 1 sin k p n n 2 n 1 displaystyle prod k 1 n 1 sin left frac k pi n right frac n 2 n 1 nbsp k 1 n 1 sin k p 2 n n 2 n 1 displaystyle prod k 1 n 1 sin left frac k pi 2n right frac sqrt n 2 n 1 nbsp k 1 n sin k p 2 n 1 2 n 1 2 n displaystyle prod k 1 n sin left frac k pi 2n 1 right frac sqrt 2n 1 2 n nbsp k 1 n 1 cos k p n sin n p 2 2 n 1 displaystyle prod k 1 n 1 cos left frac k pi n right frac sin frac n pi 2 2 n 1 nbsp k 1 n 1 cos k p 2 n n 2 n 1 displaystyle prod k 1 n 1 cos left frac k pi 2n right frac sqrt n 2 n 1 nbsp k 1 n cos k p 2 n 1 1 2 n displaystyle prod k 1 n cos left frac k pi 2n 1 right frac 1 2 n nbsp k 1 n 1 tan k p n n sin n p 2 displaystyle prod k 1 n 1 tan left frac k pi n right frac n sin frac n pi 2 nbsp k 1 n 1 tan k p 2 n 1 displaystyle prod k 1 n 1 tan left frac k pi 2n right 1 nbsp k 1 n tan k p 2 n 1 2 n 1 displaystyle prod k 1 n tan frac k pi 2n 1 sqrt 2n 1 nbsp 常見的恆等式 编辑积化和差与和差化积恆等式 编辑 數學家韋達在其三角學著作 應用於三角形的數學定律 給出积化和差与和差化积恒等式 积化和差恒等式可以通过展开角的和差恒等式的右手端来证明 nbsp 积化和差 和差化积 sin a cos b sin a b sin a b 2 displaystyle sin alpha cos beta sin alpha beta sin alpha beta over 2 nbsp sin a sin b 2 sin a b 2 cos a b 2 displaystyle sin alpha sin beta 2 sin frac alpha beta 2 cos frac alpha beta 2 nbsp cos a sin b sin a b sin a b 2 displaystyle cos alpha sin beta sin alpha beta sin alpha beta over 2 nbsp sin a sin b 2 cos a b 2 sin a b 2 displaystyle sin alpha sin beta 2 cos alpha beta over 2 sin alpha beta over 2 nbsp cos a cos b cos a b cos a b 2 displaystyle cos alpha cos beta cos alpha beta cos alpha beta over 2 nbsp cos a cos b 2 cos a b 2 cos a b 2 displaystyle cos alpha cos beta 2 cos frac alpha beta 2 cos frac alpha beta 2 nbsp sin a sin b cos a b cos a b 2 displaystyle sin alpha sin beta cos alpha beta cos alpha beta over 2 nbsp cos a cos b 2 sin a b 2 sin a b 2 displaystyle cos alpha cos beta 2 sin alpha beta over 2 sin alpha beta over 2 nbsp 平方差公式 编辑 sin mo, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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