01 · 出发点
在乘积、和差与半角之间转换
和差公式相加或相减,可以把三角函数乘积转成和差,也可以反向把和差转成乘积。这些转换适合化简、求值和求和。
由余弦二倍角公式还可得到半角的平方关系。课程重点在理解推导和会查用,不在孤立背诵大量公式。
02 · 概念
三组变换公式的来源
例如 cos(u−v)−cos(u+v)=2sinusinv,所以 sinusinv=2cos(u−v)−cos(u+v)。令 u=2α+β、v=2α−β,可反向得到和差化积。
半角公式给出 sin22α=21−cosα、cos22α=21+cosα。开平方求 sin2α、cos2α 时,正负号由半角所在象限决定。
03 · 方法
按目标选择变换方向
- 01
需要求和或积分式样化简时把乘积化为和差;需要判断零点或因式时常把和差化为乘积。
- 02
先从和差公式推导所需公式,明确两个新角的和与差,避免符号错位。
- 03
半角求值先算平方,再依据半角范围定号,并用数值范围作检查。
04 · 例题
把方法落到具体问题
求 cos20∘cos40∘ 的精确表达式,并据此化简 2cos20∘cos40∘。
解
- 1
使用 cosucosv=2cos(u+v)+cos(u−v)。
- 2
令 u=20∘、v=40∘,得 cos20∘cos40∘=2cos60∘+cos(−20∘)。
- 3
利用 cos(−20∘)=cos20∘、cos60∘=21,得到 2cos20∘cos40∘=21+cos20∘。
05 · 辨析
容易忽略的条件与边界
回看
本节小结
- 积化和差公式可由和差公式线性组合得到。
- 和差化积通过半和与半差完成。
- 半角函数值的符号取决于半角所在象限。