Половинный и тройной аргумент тригонометрической функции: формулы

Синус, косинус, тангенс, котангенс – отношения между выражениями в тригонометрии. Для каждого из них предусмотрена отдельная методика, которая используется при расчете значения. Все функции плотно связаны между собой. Это обуславливает большое количество математических структур. Основные из них обеспечивают:

• Связь функционалов одинаковых углов;


• Взаимозависимость кратных углов;


• Возможность снизить степень. Это достигается за счет вынесения переменной или группы переменных, других действий;


• Выражение одного функционала через другие доступные функции: двойной, тройной, половинный аргумент тригонометрия применяет для решения ряда заданий.

Формулы половинного аргумента – тригонометрия

Формула половинного аргумента – косинуса или других примеров тригонометрии – это противоположенная конструкциям двойных углов методика. Она основана на использовании угла α для выражения \frac {\alpha}{2}. Все тригонометрические конструкции половинных углов выходят из формул двойного угла.

Выражения для двойных аргументов позволяют выразить значения sinsin2α, coscos2α, tg2α, ctg2α с помощью cossinsinα, tgα, ctgα. В качестве аргумента могут выступать не только углы, но и цельные выражения. Существуют легкий и сложный тип примеров. Общий вид конструкции для расчета половинных аргументов:

• \sin^2 \frac {\alpha}{2} = \frac { 1 - \cos \alpha2 } { 2 }     


• \ cos ^2 \frac {\alpha}{2} = \frac { 1 - \cos \alpha2 } { 2}   


• \ tg ^2 \frac {\alpha}{2} = \frac { 1 - \cos \alpha } { 1 + \cos \alpha } 


• \ctg ^2 \frac {\alpha}{2} = \frac { 1 + \cos \alpha } { 1 - \cos \alpha } 

Формула половинного аргумента синуса и косинуса

Для выведения уравнения косинусов и синусов половинных углов используется косинус двойных углов:

cos2α=1-2sin2αcos2α=1-2sin2α
cos2α=2cos2α-1cos2α=2cos2α-1

Для этого необходимо записать их в следующей форме: cos = 1-2 sinα2cosα = 1-2 Sin2α2 cosα=2
Кос2α2-1cosα=2 кос2α2-1

Первое равенство sinα2sinα2 позволяет предположить: \sin \alpha 2 = \pm \sqrt { 1 — \cos  \propto 2 sin \propto 2 = \pm 1 — \cos \propto 2}

По аналогии решается второй пример: cosα2cosα2
Косα2 = \pm \sqrt { 1 + \cos \propto 2 } 

Формулы половинного аргумента тангенса и котангенса

Для выведения выражений тангенса половинных углов используется стандартная функция: tgα2 = sinα2cosα2tgα2 = sinα2cosα2. Чтобы вывести котангенс, понадобится ctgα2 = cosα2sinα2ctgα2 = cosα2sinα2. Рекомендуется использовать также выражения синуса, косинуса, доказанные ранее. 

Формулы половинного аргумента тригонометрических функций: примеры задач

Рассмотрим примеры задач:

1. Необходимо решить пример:

4 кос∝2 + 2 кос∝ + 54 кос∝2 + 5

кос∝ = 18 кос∝ = 18

Для решения задачи используется следующее выражение:

Необходимо упростить пример, для этого действуем:

В итоге получаем: 4 кос∝2 + 2 кос∝ + 5 = 8144 кос∝2 + 2 кос∝ + 5 = 814

2. Необходимо найти решение

кос15°кос15°

кос30°= \sqrt 3 *2кос30°=32

 

Следует рассчитать половинный угол для тригонометрического функционала косинуса. Для этого:

кос2∝2 = 1 + кос∝2кос2∝2 = 1 + кос∝2

Подставляем существующие данные:

кос2 15°=1 + кос30° 2 = кос 215° = 1 + кос30° 2 = 1+ \sqrt 32 2 = \sqrt 341 + 322 = 2 + 34

В условии заданы параметры кос2 15°кос215°, необходимо вычислить кос15°кос15°.

Место расположения угла в пятнадцать градусов – первая координатная четверть, значение косинуса положительное. Отсюда следует:

кос15°= \sqrt 2 + \sqrt 3 * 4 = кос15°= 2 + 34 = \sqrt 2 + \sqrt 3 * 22 + 32

Решение: кос15°= \sqrt 2 + \sqrt 3 2 кос15° = 2 + 32

Тригонометрические формулы тройного аргумента

Все тригонометрические выражения для двойных, тройных углов называются также формулой для кратных углов. Они используются для выявления тригонометрического функционала углов двойного, тройного типа, через одинарный угол α. В основе операций – сложение. Рассмотрим основные четыре формулы:
 

Формула синуса тройного аргумента – доказательство

Для доказательства формулы синуса тройных углов применяется сумма и разность между ними. Рекомендуется использование формул для двойных углов. Получаем доказательство:
sin3∝ = sin 2∝ + ∝ = sin3∝ = sin 2∝ + ∝ = sin2∝cos∝ + cos2∝sin∝ = sin2∝ + cos2∝sin∝ = 2sincoscos + cos2∝ — sin2∝*sin∝ = 2sin∝cos∝ + cos2∝ — sin2sin∝ = 3sin∝cos∝ — sin3∝3sin∝cos2∝ — sin3∝

В полученном выражении проводится замена: sin3∝ = 3sin∝cos∝  -sin3∝sin3∝ = 3sin∝cos2∝ — sin3∝cos2∝cos2

Заменяем на выражение 1-sin2∝1-sin2∝

Результат: - sin3∝ = 3sin∝ — 4sin3∝sin3∝ = 3sin∝ — 4sin3∝

Косинус тройного аргумента – доказательство

Доказательство формулы косинуса тройных углов выглядит следующим образом:

cos3∝ = cos 2∝ + ∝ = cos 2∝ + ∝ = cos2∝cos∝ — sin2sin∝ = cos2∝cos∝ — sin2∝sin∝ = (cos2∝ — sin2∝) cos∝ — 2sin∝cos∝sin∝ + = (cos2∝ — sin2∝ )*cos∝ — 2sin∝cos∝sin∝ + = cos3∝ — 3sin2∝cos∝cos3∝ — 3sin2∝cos∝.

Проводится замена аргумента. Вместо 3α = cos3α − 3sin2αcosαcos 3α = cos3α — 3sin2αcosα sin2αsin2α вставляем 1 — cos2∝1 — cos2

Итоговое решение: cos3∝ = 4cos3∝ — 3cos∝cos3∝ = 4cos3∝ — 3cos∝