前言
同角公式
平方關系：\(sin^2\theta+cos^2\theta=1\)；商數關系：\(\cfrac{sin\theta}{cos\theta}=tan\theta\)；
誘導公式
| 公式 | 一[同終邊] | 二[對稱] | 三[奇偶性] | 四[互補] | 五[互余] | 六[垂直] |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 角的大小 | \(2k\pi+\alpha\) | \(\pi+\alpha\) | \(-\alpha\) | \(\pi-\alpha\) | \(\cfrac{\pi}{2}-\alpha\) | \(\cfrac{\pi}{2}+\alpha\) |
| 正弦=>\(sin\) | \(sin\alpha\) | \(-sin\alpha\) | \(-sin\alpha\) | \(sin\alpha\) | \(cos\alpha\) | \(cos\alpha\) |
| 余弦=>\(cos\) | \(cos\alpha\) | \(-cos\alpha\) | \(cos\alpha\) | \(-cos\alpha\) | \(sin\alpha\) | \(-sin\alpha\) |
| 正切=>\(tan\) | \(tan\alpha\) | \(tan\alpha\) | \(-tan\alpha\) | \(-tan\alpha\) | \(\diagup\) | \(\diagup\) |
| 記憶口訣 | 函數名不變 符號看象限 |
函數名不變 符號看象限 |
函數名不變 符號看象限 |
函數名不變 符號看象限 |
函數名改變 符號看象限 |
函數名改變 符號看象限 |
和差角公式
$sin(\alpha\pm \beta)=sin\alpha\cdot cos\beta \pm cos\alpha\cdot sin\beta $；
$cos(\alpha\pm \beta)=cos\alpha\cdot cos\beta \mp sin\alpha\cdot sin\beta $；
\(tan(\alpha\pm \beta)=\cfrac{tan\alpha\pm tan\beta}{1\mp tan\alpha\cdot tan\beta}\)；
關系梳理
和差角公式是誘導公式的拓展，誘導公式是和差角公式的特例；
舉例說明：當\(sin(\alpha+\beta)\)中涉及到的角比較特殊時，比如\(\alpha=\cfrac{3\pi}{2}\)時，我們走誘導公式這條線比較快捷，即\(sin(\alpha+\beta)=sin(\cfrac{3\pi}{2}+\beta)=-cos\beta\)；
當涉及到的角非常一般時，我們只能走和差角公式這條線，即\(sin(\alpha+\beta)=sin\alpha\cdot cos\beta+cos\alpha\cdot sin\beta\)；
- 三角形中的三角函數關系，其實質是和差角公式在三角形中的應用；
\(sin(A+B)=sin(\pi-C)=sinC\)，\(cos(A+B)=cos(\pi-C)=-cosC\)，
\(sin\cfrac{A+B}{2}=sin(\cfrac{\pi}{2}-\cfrac{C}{2})=cos\cfrac{C}{2}\)，\(cos\cfrac{A+B}{2}=cos(\cfrac{\pi}{2}-\cfrac{C}{2})=sin\cfrac{C}{2}\)，
應用注意
互通
由誘導公式我們知道，\(sin(\cfrac{\pi}{2}-\alpha)=cos\alpha\)；
由和差角公式我們知道，以下的使用也是正確的，
\(sin(\cfrac{\pi}{2}-\alpha)=sin\cfrac{\pi}{2}cos\alpha-cos\cfrac{\pi}{2}sin\alpha=cos\alpha\)；
但是二者學習成本相比，記住誘導公式的結論，非常有必要；
不互通，下列公式中的\(\alpha\)，\(\beta\)，\(\alpha-\beta\)都受限，需要\(\neq k\pi+\cfrac{\pi}{2}\)；
\(tan(\alpha-\beta)=\cfrac{tan\alpha-tan\beta}{1+tan\alpha\cdot tan\beta}\)，
所以以下的變形是錯誤的，應該避免：
\(tan(\cfrac{\pi}{2}-\alpha)=\cfrac{tan\cfrac{\pi}{2}-tan\alpha}{1+tan\cfrac{\pi}{2}\cdot tan\alpha}\)
正確的變形應該是用誘導公式：\(tan(\cfrac{\pi}{2}-\alpha)=\cfrac{1}{tan\alpha}=cot\alpha\)；
典例剖析
分析：由題可知，\(sinC=\cfrac{4}{5}\)，\(cosC=\cfrac{3}{5}\)，
在\(\triangle BCD\)中，由正弦定理可知，\(\cfrac{BD}{sinC}=\cfrac{3}{sin60^{\circ}}\)，解得\(BD=\cfrac{8\sqrt{3}}{5}\)；
\(cos\angle CBD=cos[\pi-(\angle BDC+\angle ACB)]=-cos(\angle BDC+\angle ACB)=-cos60^{\circ}\cdot cos\angle ACB+\)\(sin60^{\circ}\cdot sin\angle ACB\)\(=-\cfrac{3}{10}+\cfrac{4\sqrt{3}}{10}=\cfrac{4\sqrt{3}-3}{10}\).
解后反思：如果利用余弦定理求解\(AD\)，再用正弦定理求解\(sin\angle ABD\)，利用\(cos \angle CBD=sin\angle ABD\)，從而求得\(cos \angle CBD\)，這樣的運算會很復雜。這個題目的求解也從另一個角度說明了公式\(cos(\alpha+\beta)\)存在的必要性。