三角函数 三角恒等变换 两角和与差的正弦、余弦和正切公式
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三角函数公式转换
一、核心公式树
【正弦家族】
● sin(α+β) = sinαcosβ **+** cosαsinβ
● sin(α-β) = sinαcosβ **-** cosαsinβ
【余弦家族】
● cos(α+β) = cosαcosβ **-** sinαsinβ
● cos(α-β) = cosαcosβ **+** sinαsinβ
【正切家族】(α,β,α±β ≠ kπ+π/2)
● tan(α+β) = (tanα + tanβ)/(1 **-** tanαtanβ)
● tan(α-β) = (tanα - tanβ)/(1 **+** tanαtanβ)
二、公式推导图解
单位圆法证明cos(α-β):
- 设角α终边交单位圆于A(cosα,sinα)
- 角β终边交圆于B(cosβ,sinβ)
- 向量OA·OB = |OA||OB|cos(α-β) = cos(α-β)
- 坐标计算:OA·OB = cosαcosβ + sinαsinβ
故 cos(α-β) = cosαcosβ + sinαsinβ
三、高频应用场景
场景1:求非特殊角函数值
求sin75°
解:sin(45°+30°) = sin45°cos30° + cos45°sin30°
= (√2/2)(√3/2) + (√2/2)(1/2) = √6/4 + √2/4
场景2:化简复合式
sin(x+π/3) + sin(x-π/3)
= [sinxcosπ/3 + cosxsinπ/3] + [sinxcosπ/3 - cosxsinπ/3]
= 2sinx·(1/2) = sinx
场景3:弦化切求值
已知tanα=2,tanβ=3,求tan(α+β)
解:tan(α+β) = (2+3)/(1-2×3) = 5/(-5) = -1
四、避错指南
陷阱1:符号错乱
混淆cos(α+β)与sin(α+β)符号规律
正弦同号,余弦异号(观察公式加减号)
陷阱2:定义域遗漏
求tan(45°+60°)
直接代入:tan45°=1, tan60°=√3 → (1+√3)/(1-√3)
先判角度:45°+60°=105°∈第二象限 → tan105°<0
陷阱3:公式变形错误
化简 sin(α+β)cosβ - cos(α+β)sinβ
误用两角差公式
逆向构造:原式 = sin[(α+β)-β] = sinα
五、公式变形网络
→ 辅助角公式:asinx+bcosx=√(a^2+b^2)sin(x+φ)
两角和差公式
→ 二倍角公式(令β=α):sin2α=2sinαcosα
学习心法
- 记忆口诀:
- 正弦:"赛扩扩赛,符号同原"(sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ)
余弦:"扩扩赛赛,符号相反"(cos(α±β)=cosαcosβsinαsinβ)
正切:"分子同号,分母异号" - 几何验证:
- 用两块30°+45°三角板拼成75°角,测量边长验证sin75°