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正切半角公式

正切半角公式,又称万能公式,这一组公式有四个功能:

  1. 统一为
  2. 函数名称统一为
  3. 任意实数都可以形式表達,可用正切函数换元。
  4. 在某些积分中,可以将含有三角函数的积分变为有理分式的积分。

因此,这组公式被称为以切表弦公式,简称以切表弦。它们是由二倍角公式求得的。

而被称为萬能公式原因是利用的代換可以解決一些有關三角函数的積分。参见三角换元法

万能公式的证明

二倍角公式,有:

 

 

再由同角三角函数间的关系,得出

 

几何证明

 
正切半角公式的几何证明

单位圆内, 。根据相似关係, ,可得出

 


显然 

双曲函数

此公式亦可以对双曲函数起到类似的作用,由双曲线右支上的一 给出。从 y给出了如下等式

 

可以得到

     
     
     

     

卡尔·维尔斯特拉斯引入这个式子来省去查找原函数的麻烦。

  而得出下面的双曲反正切函數和自然对数之间的关系:

 

正切半角公式, 又称万能公式, 这一组公式有四个功能, 将角统一为α, displaystyle, frac, alpha, 将函数名称统一为tan, displaystyle, 任意实数都可以tan, displaystyle, frac, alpha, 的形式表達, 可用正切函数换元, 在某些积分中, 可以将含有三角函数的积分变为有理分式的积分, 因此, 这组公式被称为以切表弦公式, 简称以切表弦, 它们是由二倍角公式求得的, displaystyle, alpha, frac, frac, alpha, fr. 正切半角公式 又称万能公式 这一组公式有四个功能 将角统一为a 2 displaystyle frac alpha 2 将函数名称统一为tan displaystyle tan 任意实数都可以tan a 2 displaystyle tan frac alpha 2 的形式表達 可用正切函数换元 在某些积分中 可以将含有三角函数的积分变为有理分式的积分 因此 这组公式被称为以切表弦公式 简称以切表弦 它们是由二倍角公式求得的 sin a 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle sin alpha frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 cos a 1 tan 2 a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle cos alpha frac 1 tan 2 frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 tan a 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle tan alpha frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 cot a 1 tan 2 a 2 2 tan a 2 displaystyle cot alpha frac 1 tan 2 frac alpha 2 2 tan frac alpha 2 sec a 1 tan 2 a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle sec alpha frac 1 tan 2 frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 csc a 1 tan 2 a 2 2 tan a 2 displaystyle csc alpha frac 1 tan 2 frac alpha 2 2 tan frac alpha 2 而被称为萬能公式的原因是利用tan a 2 displaystyle tan frac alpha 2 的代換可以解決一些有關三角函数的積分 参见三角换元法 tan h 2 8 2 sin h sin 8 cos h cos 8 cos h cos 8 sin h sin 8 tan 8 2 sin 8 1 cos 8 tan 8 sec 8 1 1 csc 8 cot 8 h 0 tan 8 2 1 cos 8 sin 8 sec 8 1 tan 8 csc 8 cot 8 h 0 tan p 4 8 2 1 sin 8 cos 8 sec 8 tan 8 csc 8 1 cot 8 h p 2 tan p 4 8 2 cos 8 1 sin 8 1 sec 8 tan 8 cot 8 csc 8 1 h p 2 1 tan 8 2 1 tan 8 2 1 sin 8 1 sin 8 displaystyle begin aligned tan left frac eta 2 pm frac theta 2 right amp frac sin eta pm sin theta cos eta cos theta frac cos eta cos theta sin eta mp sin theta 10pt tan left pm frac theta 2 right amp frac pm sin theta 1 cos theta frac pm tan theta sec theta 1 frac pm 1 csc theta cot theta eta 0 10pt tan left pm frac theta 2 right amp frac 1 cos theta pm sin theta frac sec theta 1 pm tan theta pm csc theta cot theta eta 0 10pt tan left frac pi 4 pm frac theta 2 right amp frac 1 pm sin theta cos theta sec theta pm tan theta frac csc theta pm 1 cot theta eta frac pi 2 10pt tan left frac pi 4 pm frac theta 2 right amp frac cos theta 1 mp sin theta frac 1 sec theta mp tan theta frac cot theta csc theta mp 1 eta frac pi 2 10pt frac 1 tan frac theta 2 1 tan frac theta 2 amp sqrt frac 1 sin theta 1 sin theta end aligned 万能公式的证明 编辑由二倍角公式 有 sin a 2 sin a 2 cos a 2 2 sin a 2 cos a 2 cos 2 a 2 sin 2 a 2 2 sin a 2 cos a 2 cos 2 a 2 cos 2 a 2 sin 2 a 2 cos 2 a 2 2 sin a 2 cos a 2 1 sin 2 a 2 cos 2 a 2 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle sin alpha 2 sin frac alpha 2 cos frac alpha 2 frac 2 sin frac alpha 2 cos frac alpha 2 cos 2 frac alpha 2 sin 2 frac alpha 2 frac 2 sin frac alpha 2 cos frac alpha 2 div cos 2 frac alpha 2 cos 2 frac alpha 2 sin 2 frac alpha 2 div cos 2 frac alpha 2 frac 2 frac sin frac alpha 2 cos frac alpha 2 1 frac sin 2 frac alpha 2 cos 2 frac alpha 2 frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 tan a 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle tan alpha frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 再由同角三角函数间的关系 得出 cos a sin a tan a 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 2 tan a 2 1 tan 2 a 2 1 tan 2 a 2 1 tan 2 a 2 displaystyle cos alpha frac sin alpha tan alpha frac frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 frac 2 tan frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 frac 1 tan 2 frac alpha 2 1 tan 2 frac alpha 2 几何证明 编辑 正切半角公式的几何证明 在单位圆内 t tan ϕ 2 displaystyle t tan frac phi 2 根据相似关係 t sin ϕ 1 1 cos ϕ displaystyle frac t sin phi frac 1 1 cos phi 可得出 t sin ϕ 1 cos ϕ sin ϕ 1 cos ϕ 1 cos ϕ 1 cos ϕ 1 cos ϕ sin ϕ displaystyle t frac sin phi 1 cos phi frac sin phi 1 cos phi 1 cos phi 1 cos phi frac 1 cos phi sin phi 显然tan a b 2 sin a b 2 cos a b 2 sin a sin b cos a cos b displaystyle tan frac a b 2 frac sin frac a b 2 cos frac a b 2 frac sin a sin b cos a cos b 双曲函数 编辑此公式亦可以对双曲函数起到类似的作用 由双曲线右支上的一点 cosh 8 sinh 8 displaystyle cosh theta sinh theta 给出 从 1 0 displaystyle 1 0 到y轴给出了如下等式 t tanh 1 2 8 sinh 8 cosh 8 1 cosh 8 1 sinh 8 displaystyle t tanh frac 1 2 theta frac sinh theta cosh theta 1 frac cosh theta 1 sinh theta 可以得到 cosh 8 1 t 2 1 t 2 displaystyle cosh theta frac 1 t 2 1 t 2 sinh 8 2 t 1 t 2 displaystyle sinh theta frac 2t 1 t 2 tanh 8 2 t 1 t 2 displaystyle tanh theta frac 2t 1 t 2 coth 8 1 t 2 2 t displaystyle coth theta frac 1 t 2 2t s e c h 8 1 t 2 1 t 2 displaystyle mathrm sech theta frac 1 t 2 1 t 2 c s c h 8 1 t 2 2 t displaystyle mathrm csch theta frac 1 t 2 2t 和 e 8 1 t 1 t displaystyle e theta frac 1 t 1 t e 8 1 t 1 t displaystyle e theta frac 1 t 1 t 卡尔 维尔斯特拉斯引入这个式子来省去查找原函数的麻烦 8 displaystyle theta 在T displaystyle T 而得出下面的双曲反正切函數和自然对数之间的关系 artanh t 1 2 ln 1 t 1 t displaystyle operatorname artanh t frac 1 2 ln frac 1 t 1 t 取自 https zh wikipedia org w index php title 正切半角公式 amp oldid 76104309, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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