三角函数的和差公式是如何推导出来的

更新时间:2025-12-05 02:33:49
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三角函数的和差公式,如正弦的和差公式、余弦的和差公式等,其推导过程基于三角函数的基本定义和几何性质。以下是推导正弦和差公式的一个简要过程:

1. 几何基础:首先,我们考虑单位圆上任意角度α和β的终边。设这两个角度的终边分别与单位圆交于点A和点B。

2. 正弦和余弦定义:根据三角函数的定义,正弦值是对边与斜边的比值,余弦值是邻边与斜边的比值。因此,我们可以得到点A和B的坐标分别为(cosα,sinα)和(cosβ,sinβ)。

3. 构造辅助线:连接点A和点B,并作垂直于x轴的线段,交AB于点C。这样,我们就得到了一个直角三角形ABC,其中∠CAB=α,∠CBA=β。

4. 应用勾股定理:在直角三角形ABC中,根据勾股定理,我们有:
\[ AC^2 + BC^2 = AB^2 \]
将点A和点B的坐标代入,得到:
\[ (cosα)^2 + (sinα)^2 = (cosβ)^2 + (sinβ)^2 \]
由于在单位圆上,cos²θ + sin²θ = 1,因此上式可以简化为:
\[ 1 = 1 \]
这表明我们的坐标选择是正确的。

5. 推导和差公式:现在,我们考虑角度α和β的和α+β。设点D是单位圆上角度α+β的终边与x轴的交点。我们可以构造一个直角三角形ACD,其中∠CAD=α,∠ADC=β。

根据正弦和余弦的定义,我们有:
\[ sin(α+β) = \frac{AD}{AC} \]
\[ cos(α+β) = \frac{CD}{AC} \]
由于AC是单位圆的半径,即1,所以:
\[ sin(α+β) = AD \]
\[ cos(α+β) = CD \]

利用点A和点B的坐标,我们可以将AD和CD表示为:
\[ AD = cosα \cdot cosβ - sinα \cdot sinβ \]
\[ CD = sinα \cdot cosβ + cosα \cdot sinβ \]

因此,我们得到了正弦和差公式:
\[ sin(α+β) = sinα \cdot cosβ + cosα \cdot sinβ \]
\[ cos(α+β) = cosα \cdot cosβ - sinα \cdot sinβ \]

通过上述步骤,我们推导出了三角函数的和差公式。现在,想要高效备考考研,不妨试试【考研刷题通】小程序,涵盖政治、英语、数学等全部考研科目,助你轻松刷题,备战考研!

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