和差化積

和差化積

三角函數
和差化積公式:包括正弦、餘弦、正切和餘切的和差化積公式,是三角函數中的一組恒等式,和差化積公式共10組。在應用和差化積時,必須是一次同名(正切和餘切除外)三角函數方可實行。若是異名,必須用誘導公式化為同名;若是高次函數,必須用降幂公式降為一次。[1]
  • 中文名:和差化積
  • 外文名:Sum-to-product Identities/ Addition Fomulas
  • 适用領域範圍:三角函數
  • 應用科學:數學
  • 所屬:數學公式

和差化積公式

公式

即三角函數中的一組恒等式:

推導過程

對于(1)至(4),可以用積化和差公式推導,也可以由和角公式得到,以下用和角公式證明之。

由和角公式有:

兩式相加、減便可得到上面的公式(1)、(2),同理可證明公式(3)、(4)。

對于(5)、(6),有:

對于(7)、(8)、(9)、(10),也可用類似的方法推出。

證畢。

平方形式的和差化積公式

下面不加推導地給出幾個公式。對于正餘弦平方的減法,同樣有和差化積公式:

記憶方法

隻記兩個公式甚至一個

可以隻記上面四個公式的第一個和第三個。

第二個公式中的 ,即 ,這就可以用第一個公式。

同理,第四個公式中, ,這就可以用第三個公式解決。

如果對誘導公式足夠熟悉,可以在運算時把餘弦全部轉化為正弦,那樣就隻記住第一個公式就行了。

用的時候想得起一兩個就行了。

結果乘以2

這一點最簡單的記憶方法是通過三角函數的值域判斷。正弦和餘弦的值域都是[-1,1],其積的值域也應該是[-1,1],而和差的值域卻是[-2,2] ,因此乘以2是必須的。

也可以通過其證明來記憶,因為展開兩角和差公式後,未抵消的兩項相同而造成有系數2,如:

故最後需要乘以2。

隻有同名三角函數能和差化積

無論是正弦函數還是餘弦函數,都隻有同名三角函數的和差能夠化為乘積。這一點主要是根據證明記憶,因為如果不是同名三角函數,兩角和差公式展開後乘積項的形式都不同,就不會出現相抵消和相同的項,也就無法化簡下去了。

乘積項中的角要除以2

在和差化積公式的證明中,必須先把α和β表示成兩角和差的形式,才能夠展開。熟知要使兩個角的和、差分别等于α 和β,這兩個角應該是 和 ,也就是乘積項中角的形式。

注意和差化積和積化和差的公式中都有一個“除以2”,但位置不同;而隻有和差化積公式中有“乘以2”。

使用哪兩種三角函數的積

這一點較好的記憶方法是拆分成兩點,一是是否同名乘積,二是“半差角”(α-β)/的三角函數名。

是否同名乘積,仍然要根據證明記憶。注意兩角和差公式中,餘弦的展開中含有兩對同名三角函數的乘積,正弦的展開則是兩對異名三角函數的乘積。所以,餘弦的和差化作同名三角函數的乘積;正弦的和差化作異名三角函數的乘積。

 的三角函數名規律為:和化為積時,以 的形式出現;反之,以 的形式出現。

由函數的奇偶性記憶這一點是最便捷的。如果要使和化為積,那麼α和β調換位置對結果沒有影響,也就是若把 替換為 ,結果應當是一樣的,從而 的形式是 ;另一種情況可以類似說明。

餘弦·餘弦差公式中的順序相反與負号

這是一個特殊情況,完全可以死記下來。

當然,也有其他方法可以幫助這種情況的判定,如 内餘弦函數的單調性。因為這個區間内餘弦函數是單調減的,所以當α >β 時, 小于 。但是這時對應的  在(0,π)的範圍内,其正弦的乘積應大于0,所以要麼反過來把 放到 前面,要麼就在式子的最前面加上負号。

記憶口訣

(一)

正加正,正在前,

餘加餘,餘并肩。

正減正,餘在前,

餘減餘,負正弦。

(反之亦然)

(二)

帥+帥=帥哥,

帥-帥=哥帥,

哥+哥=哥哥,

哥-哥=負嫂嫂。

(反之亦然)

(三)

口口之和仍口口,

賽賽之和賽口留,

口口之差負賽賽,

賽賽之差口賽收。

(四)

正和正在先,

正差正後遷,

餘和一色餘,

餘差翻了天。

(五)

正弦加正弦,正弦在前面,

正弦減正弦,餘弦在前面,

餘弦加餘弦,餘弦全部見,

餘弦減餘弦,負正弦來見。

(前提是角度 在前, 在後的标準形式)

(六)

和差化積:

同名和差三角積,(  :等式左邊隻有同是正弦或同是餘弦才可以相加減。)

左是 和 ,( :等式左邊是先 後 

右是兩角和與差。( 和 :等式右邊是 和 

雙正S SC,( :“正”表示兩個正弦中間的“+”,

 )

雙負SCS,( :“負”表示兩個正弦中間的“-”,

 )

雙正C對正雙C,( :“正”表示兩餘弦中間的“+”,

即 

雙負C對負S。( :“負”表示兩餘弦中間的“-”,

 )

(七)

和差化積二倍半,和前函數名不變;餘弦穩正弦跳,餘弦相減取負号。

例題

已知,且,求的值

解:将已知條件編号

 ①

 ②

①的平方+②的平方,得:

所以:

則:

計算可得:

①×②,得

所以

運用和差化積公式:

上式可變為:

所以

代入,

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