半角公式与辅助角公式

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公式如下:

\cos \alpha = \pm \sqrt{\frac{1+\cos 2\alpha }{2}}

\sin \alpha = \pm \sqrt{\frac{1-\cos 2\alpha }{2}}

\tan \alpha = \pm \sqrt{\frac{1-\cos 2\alpha }{1+\cos 2\alpha }}

半角正切公式推广:

\tan \frac{\alpha }{2}= \frac{\sin \alpha }{1+\cos \alpha }= \frac{1-\cos \alpha }{\sin \alpha }

辅助角公式:

a\sin \alpha +b\cos \alpha = \sqrt{a^{2}+b^{2}}\sin \left ( \alpha +\varphi \right ),\frac{a}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}=\cos \varphi ,\frac{b}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}=\sin \varphi

接下来是公式的推导:

半角公式:

这个……降幂扩角公式一根号就行了。

注意tan还是弦切互化思想

半角正切公式推广:

我们知道,由弦切互化:

\tan \frac{\alpha }{2}= \frac{\sin\frac{\alpha}{2} }{\cos\frac{\alpha}{2} }

记为①式。

我们将①式分子分母同乘
2\cos\frac{\alpha}{2}

得到:

\tan \frac{\alpha }{2}= \frac{\sin\frac{\alpha}{2} }{\cos\frac{\alpha}{2} }=\frac{2\sin\frac{\alpha}{2}\cos\frac{\alpha}{2}}{2\cos^{2}\frac{\alpha}{2}}

到这里我们可以使用二倍角公式和降幂扩角公式了:

\frac{2\sin\frac{\alpha}{2}\cos\frac{\alpha}{2}}{2\cos^{2}\frac{\alpha}{2}}=\frac{\sin\alpha}{1+cos\alpha}

同理,若①式上下同乘
2\sin\frac{\alpha}{2}

则:

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

辅助角公式:


这里,是高考重点!


首先,观察这个式子:


a\sin\alpha+b\cos\alpha


灵光乍现!我们把两项提出一个
\sqrt{a^{2}+b^{2}}
来:

a\sin \alpha +b\cos \alpha = \sqrt{a^{2}+b^{2}}(\frac{a}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}\sin\alpha+\frac{b}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}\cos\alpha)

接下来怎么办?这就是辅助角公式精髓所在:


我们设一个
\angle \varphi
,使得:

\frac{a}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}=\cos \varphi ,\frac{b}{\sqrt{a^{2}+b^{2}}}=\sin \varphi

这个

\angle \varphi

就是我们要用的辅助角。

代入:

a\sin \alpha +b\cos \alpha = \sqrt{a^{2}+b^{2}}(\sin\alpha\cos\varphi+\cos\alpha\sin\varphi)

发现什么了吗?这不就是

两角和的正弦公式

吗!

于是我们有了:

a\sin \alpha +b\cos \alpha = \sqrt{a^{2}+b^{2}}\sin(\alpha+\varphi)

推导完毕!

ps:有的时候因为题目原因我们无法用两角正弦公式,这是只需让
\angle \varphi
的sin值和cos值跟上面推导的交换一下就可以了,得出的就是cocosinsin的形式。



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