人教高中数学必修四-第一章-三角函数公式及推导PPT

1、三角函数公式及推导12021/8/25三角函数公式及推导22021/8/251-1-诱导公式（之一）：诱导公式（之一）：常用的诱导公式有以下几组：公式一：设为任意角，终边相同的角的同一三角函数的值相等：sin（2k）sincos（2k）costan（2k）tancot（2k）cot公式二：设为任意角，+的三角函数值与的三角函数值之间的关系：sin（）sincos（）costan（）tancot（）cot公式三：任意角与 -的三角函数值之间的关系：sin（）sincos（）costan（）tancot（）cot公式四：利用公式二和公式三可以得到-与的三角函数值之间的关系：sin（）sincos（

2、）costan（）tancot（）cot32021/8/25 1-1-诱导公式（之二）：诱导公式（之二）：公式五：利用公式一和公式三可以得到2-与的三角函数值之间的关系：sin（2）sincos（2）costan（2）tancot（2）cot公式六之一：/2及3/2与的三角函数值之间的关系：sin（/2）coscos（/2）sintan（/2）cotcot（/2）tansin（/2）coscos（/2）sintan（/2）cotcot（/2）tan公式六之二sin（3/2）coscos（3/2）sintan（3/2）cotcot（3/2）tansin（3/2）coscos（3/2）sintan

3、（3/2）cotcot（3/2）tan(以上kz) 规律总结上面这些诱导公式可以概括为：对于k/2(kz)的个三角函数值，当k是偶数时，得到的同名函数值，即函数名不改变；当k是奇数时，得到相应的余函数值，即sincos;cossin;tancot,cottan. （奇变偶不变）然后在前面加上把看成锐角时原函数值的符号。（符号看象限）42021/8/25 上述的记忆口诀是：奇变偶不变，符号看象限。公式右边的符号为把视为锐角时，角k360+（kz），-、180，360-所在象限的原三角函数值的符号可记忆水平诱导名不变；符号看象限。各种三角函数在四个象限的符号如何判断，也可以记住口诀“一全正；二正弦

4、；三为切；四余弦” 这十二字口诀的意思就是说： 第一象限内任何一个角的四种三角函数值都是“”； 第二象限内只有正弦是“”，其余全部是“”； 第三象限内切函数是“”，弦函数是“”； 第四象限内只有余弦是“”，其余全部是“” 口诀总结公式七：额外的定义（也是重要的呀）222222s i n( s i n)c o s( c o s)t a n( t a n)52021/8/25 2-同角三角函数基本关系同角三角函数基本关系同角三角函数的基本关系式 倒数关系:tan cot1sin csc1cos sec1商的关系：sin/costansec/csccos/sincotcsc/sec平方关系：sin2

5、()cos2()11tan2()sec2()1cot2()csc2()证明：2222222222901sinsin1sincos1ABCABCabcabccBA在中,同角三角函数关系六角形记忆法同角三角函数关系六角形记忆法六角形记忆法：（参看图片或参考资料链接）构造以“上弦、中切、下割；左正、右余、中间1”的正六边形为模型。（1）倒数关系：对角线上两个函数互为倒数；（2）商数关系：六边形任意一顶点上的函数值等于与它相邻 的两个顶点上函数值的乘积。（主要是两条虚线两端的 三角函数值的乘积）。由此，可得商数关系式。（3）平方关系：在带有阴影线的三角形中，上面两个顶点上 的三角函数值的平方和等于下面

6、顶点上的三角函数值的 平方。62021/8/25 3-3-两角和差公式两角和差公式两角和与差的三角函数公式sin（）sincoscossinsin（）sincoscossincos（）coscossinsincos（）coscossinsin tantantan（）- 1tan tan tantantan（） 1tan tan 72021/8/25 AOCBOCAOB cosAxrsinAyrcosBxrsinByr22222222222222222222222222sinsincoscossinsin2sinsincoscos2coscossinsin2sinsincoscos2coscos

7、sincossincos2sinsin2coscos1 1 2 sABABAByyxxrrrrrrrrrrrrr 22insincoscos22 sinsincoscos21sinsincoscosrr2222222222cos2cos22cos22cos21 cosABACBCAC BCACBrrr rrrrrcossinsincoscos（和差公式的证明）两角差的余弦令AO=BO=r点的横坐标为点A纵坐标为点B的坐标为两式相等，化简（或对照得）： y A B （O）C x(-）由余弦定理得：82021/8/25 coscossinsincoscossinsincoscoscoscossin

8、sin sincos 90cos90sin 90sincos 90coscossinsincos两角和的余弦两角和的正弦 两角差的正弦两角和的正切两角差的正切sinsincossinsincoscossinsincossincoscossin sintancoscossinsincoscoscossinsincossinsincoscoscoscoscossinsincoscossinsincoscossinsin1coscostantan1tantantantantantan1tantantantan1tantan 由两角差的余弦得92021/8/25 4-二倍角公式二倍角公式二倍角的正弦、

9、余弦和正切公式（也称为：升幂缩角公式）正弦的二倍角公式：正弦的二倍角公式：表示一：sin22sincos证明：因为 sin( +)=sincos+cossin，令= ，所以，可得：sin2=2sincos 表示二：（以正切表示二倍角）sin2= 2tan 1+tn2 證明：sin2=2sincos=2 (sin /cos ) .cos2 =2tan/(sec2 ) = 2tan/(1+tan2 ) 余弦二倍角公式：余弦二倍角公式：表示一： cos2=cos2sin2=2cos21=12sin2 证明：因为由和角公式：cos( +)=coscossinsin，令= 所以，可得： cos2=cos

10、2sin2=2cos21=12sin2 表示二：cos2= 1-tan2 1+tan2 證明：cos2=2cos21 = (2/sec2)1 =2/(1+tan2 ) 1 =(1-tan2 )/(1+tan2 ) 102021/8/25 2tan tan2 1tan2证明：因为由和角公式：tan( +)= (tan +tan )/(1-tan.tan )， 令= ，所以，可得： 2tan tan2 1tan2正切的二倍角公式結論：利用結論：利用tantan 可以將可以將sin2sin2 ，cos2cos2 ，tan2tan2 表示出來，表示出來， 1tan2 2tan 1+tan2 2 整理如

11、下：整理如下： (a) sin2= 2tan /(1+ tan2 ) (b) cos2=(1- tan2 )/ (1+tan2 ) (c) tan2=2tan / (1-tan2 ) 用三角形直观表示如下：（图）112021/8/25 6-半角公式半角公式半角的正弦、余弦和正切公式（也称：降幂扩角公式）cos 1sin sin cos 12tancos 122coscos 122sin22 或也可表示为： 1cos sin2(/2) 2 1cos cos2(/2) 2 1cos tan2(/2) 1cos122021/8/25 7-7-万能公式万能公式2tan122tantan2tan12ta

12、n1cos,2tan122tansin 2222 万能公式推导万能公式推导附推导：sin2=2sincos=2sincos/(cos2()+sin2().*，（因为cos2()+sin2()=1）再把*分式上下同除cos2()，可得sin2tan2/(1tan2()然后用/2代替即可。同理可推导余弦的万能公式。正切的万能公式可通过正弦比余弦得到。132021/8/25 8-三倍角公式三倍角公式三倍角的正弦、余弦和正切公式 (a)sin3= 3sin 4sin3證明：sin3 =sin(+2)=sincos2+cossin2 =sin(12sin2)+cos(2sincos) = sin(12s

13、in2)+2sincos2 = sin(12sin2)+2sin(1sin2) = 3sin 4sin3(b)cos3=4cos3 3cos證明：cos3=cos(+2)=coscos2sinsin2 =cos(2cos21)sin(2sin cos) = cos(2cos21)2sin2cos = cos(2cos21)2(1cos2)cos =4cos3 3cos三倍角的正切公式因为：sin33sin4sin3() cos34cos3()3cos 3tantan3所以：tan3 13tan2142021/8/25 三倍角公式推导三倍角公式推导正切三倍角公式推导：（证明）tan3sin3/c

14、os3(sin2coscos2sin)/(cos2cos-sin2sin)(2sincos2()cos2()sinsin3()/(cos3()cossin2()2sin2()cos)上下同除以cos3()，得：tan3(3tantan3()/(1-3tan2()正弦三倍角公式推导（证明）sin3sin(2)sin2coscos2sin2sincos2()(12sin2()sin2sin2sin3()sin2sin2()3sin4sin3()余弦三倍角公式推导：（证明）cos3cos(2)cos2cossin2sin(2cos2()1)cos2cossin2()2cos3()cos(2cos2c

15、os3()4cos3()3cos三倍角公式联想记忆三倍角公式联想记忆记忆方法：谐音、联想正弦三倍角：3元 减 4元3角（欠债了(被减成负数)，所以要“挣钱”(音似“正弦”)）余弦三倍角：4元3角 减 3元（减完之后还有“余”）注意函数名，即正弦的三倍角都用正弦表示，余弦的三倍角都用余弦表示。152021/8/259-积化和差公式积化和差公式积化和差公式推导（积化和差公式推导（之一）之一）附推导：首先,我们知道 sin(a+b)=sina*cosb+cosa*sinb,sin(a-b)=sina*cosb-cosa*sinb我们把两式相加就得到sin(a+b)+sin(a-b)=2sina*co

16、sb所以,sina*cosb=(sin(a+b)+sin(a-b)/2同理,若把两式相减,就得到cosa*sinb=(sin(a+b)-sin(a-b)/2同样的,我们还知道 cos(a+b)=cosa*cosb-sina*sinb,cos(a-b)=cosa*cosb+sina*sinb所以,把两式相加,我们就可以得到 cos(a+b)+cos(a-b)=2cosa*cosb所以我们就得到,cosa*cosb=(cos(a+b)+cos(a-b)/2同理,两式相减我们就得到sina*sinb=-(cos(a+b)-cos(a-b)/2这样,我们就得到了积化和差的四个公式:sina*cosb=

17、(sin(a+b)+sin(a-b)/2cosa*sinb=(sin(a+b)-sin(a-b)/2cosa*cosb=(cos(a+b)+cos(a-b)/2sina*sinb=-(cos(a+b)-cos(a-b)/2 162021/8/25 积化和差推导（证明之二）：1sincos2sincos21sincossincoscossincossin21sinsin21coscos2coscos21coscoscoscossinsinsinsin21coscos21sinsin2sinsin21sinsinsinsincoscoscoscos21coscos2172021/8/25 10-和

18、差化积公式和差化积公式和差化积的公式推导：和差化积的公式推导：好,有了积化和差的四个公式以后,我们只需一个变形,就可以得到和差化积的四个公式.我们把上述四个公式中的a+b设为x,a-b设为y,那么a=(x+y)/2,b=(x-y)/2把a,b分别用x,y表示就可以得到和差化积的四个公式:sinx+siny=2sin(x+y)/2)*cos(x-y)/2)sinx-siny=2cos(x+y)/2)*sin(x-y)/2)cosx+cosy=2cos(x+y)/2)*cos(x-y)/2)cosx-cosy=-2sin(x+y)/2)*sin(x-y)/2)182021/8/25 11-辅助角公

19、式辅助角公式其中 的象限由 的符号确定。22sincossin()ababtanba12-任意三角形面积公式：任意三角形面积公式： C a b h dB c A121sin21sin ()2ABCSahabCacB两边和其夹角正弦的乘积192021/8/2513-13-余弦定理：余弦定理：任意三角形一角的余弦等于两邻边的平方和减对边的平方之差与两邻边积的两倍之比。证明：2222222222222222222222(cos)( sin)2coscossin=2cos(cossin)2coscos22bdhacBcBaacBcBcBaacBcBBacacBbacacbBacac（证完）14-14-

20、正弦定理正弦定理 A c O B a Csin2 sinaAcacrrABCA （ 为的外接圆半径） , sinsin2sinsinsinbcccBCabcrABCc为ABC外接圆的直径,同理对边与对角正弦之比相等，且为外接圆的半径的两倍202021/8/2515-海伦公式（任意三角形已知三边求面积）海伦公式（任意三角形已知三边求面积）证明2222244422222222224442222222222444222222222244422221sin211cos21122122212414222241422244214ABCSabCabCabcabababca ba cb caba ba babca ba cb cab