应用于自身的加法公式

将$b=a$替换为加法公式:

$$\sin2a=2\sin a\cos a,$$

$$\cos2a=\cos^2a-\sin^2a.$$

基本恒等式允许余弦有两种其他形式:

$$\cos2a=1-2\sin^2a=2\cos^2a-1.$$

选择取决于可用的数据。如果我们只知道正弦,第一个替代表达式可以避免计算余弦并选择其符号。

如果存在切线:

$$\tan2a=\frac{2\tan a}{1-\tan^2a}.$$

带有$\tan a$的表格需要$\cos a\ne0$和$1-\tan^2a\ne0$;不涵盖 $\tan2a$ 存在的所有情况。

三重公式演示

写入$3a=2a+a$。对于正弦:

$$\begin{aligned} \sin3a&=\sin2a\cos a+\cos2a\sin a\\ &=2\sin a\cos^2a+(1-2\sin^2a)\sin a\\ &=2\sin a(1-\sin^2a)+\sin a-2\sin^3a\\ &=3\sin a-4\sin^3a. \end{aligned}$$

同理,将和的余弦展开并代入$\sin^2a=1-\cos^2a$:

$$\cos3a=4\cos^3a-3\cos a.$$

将正弦除以余弦并化简,得到 $t=\tan a$:

$$\tan3a=\frac{3t-t^3}{1-3t^2},$$

其中 $\tan a$ 存在且 $1-3t^2\ne0$。零分母对应于表达式中的中断。

已知原因的示例

如果$\sin a=3/5$和$\cos a=4/5$:

$$\sin2a=\frac{24}{25},\qquad\cos2a=\frac7{25},$$

$$\sin3a=\frac{117}{125},\qquad\cos3a=-\frac{44}{125}.$$

正弦和负余弦表明$3a$的图像位于第二象限。乘以角度时,符号可能会改变。

在日常生活中

  • 投掷。 投掷的范围与 $\operatorname{sen} 2\theta$ 成正比;这就是为什么$30^\circ$和$60^\circ$到达同一个地方而$45^\circ$走得更远。
  • **电功率。**电阻器中的功率与 $\operatorname{sen}^2\omega t = \frac{1 - \cos 2\omega t}{2}$ 成正比:它以电压频率的两倍振荡,每秒 120 次。
  • 三重角度。 将一个角度分成三份(三等分)会得到一个三阶方程,与 $\cos 3a$ 中出现的方程相同 - 这就是为什么它不能用尺子和指南针完成的原因。
运动中的双弧:范围与$\operatorname{sen}2\theta$成正比。

有决心的练习

**1。**仅用$c=\cos a$表达$\cos4a$。

检查分辨率 1

$\cos4a=2\cos^22a-1=2(2c^2-1)^2-1=8c^4-8c^2+1$.

2。 如果 $\tan a=1/2$,则计算 $\tan2a$。

检查分辨率 2

$\tan2a=2(1/2)/(1-1/4)=4/3$。涉及的分母非零。

在互动书中

交互式三角学书中包含相同的主题以及所有演示和完整的练习列表:

本课程是对该主题的简短介绍;在书中,该理论还附有本章中已解决和提出的练习。


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