两角和与差的三角函数的经典证明(几何法)
第讲两角和差的三角函数公式及应用
第讲两角和差的三角函数公式及应用三角函数是数学中的重要概念，它们在几何图形的计算以及物理、工程等学科中的应用非常广泛。
在三角函数的研究中，两角和差的公式是十分重要的一部分。
本文将讲解两角和差的三角函数公式及其应用。
一、两角和差的三角函数公式1. 两角和的公式设角A和角B为任意两个角，根据三角函数的定义，可以得到以下两角和的公式：sin(A + B) = sinAcosB + cosAsinBcos(A + B) = cosAcosB - sinAsinBtan(A + B) = (tanA + tanB) / (1 - tanAtanB)2. 两角差的公式同样地，设角A和角B为任意两个角，根据三角函数的定义，可以得到以下两角差的公式：sin(A - B) = sinAcosB - cosAsinBcos(A - B) = cosAcosB + sinAsinBtan(A - B) = (tanA - tanB) / (1 + tanAtanB)这些公式是通过对角A + B和角A - B进行展开，并利用三角函数的基本性质得到的。
掌握了这些公式，我们可以对任意两个角的和与差进行计算。
二、两角和差的三角函数公式的应用两角和差的公式在实际问题中有着广泛的应用。
以下是两个具体的应用案例。
1. 证明等式通过两角和差的公式，我们可以证明一些三角函数的等式。
例如，我们来证明sin(A + B) = sinAcosB + cosAsinB这个等式。
证明：根据两角和的公式，sin(A + B) = sinAcosB + cosAsinB 成立。
这样，我们通过两角和差的公式成功地证明了sin(A + B) = sinAcosB + cosAsinB这个等式。
2. 计算实际问题两角和差的公式在实际问题中的应用非常广泛。
例如，在直角三角形中，我们可以利用两角和差的公式求解各种角度下的三角函数值，从而进行各种计算。
假设在一个直角三角形中，已知一个角度的正弦值和余弦值，我们要求解这个角度。
和角公式和差角公式推导过程
和角公式和差角公式推导过程和差角公式是三角函数中一个重要的推导公式，可以用来计算两个角度之间的和差的三角函数值。
下面是和差角公式的详细推导过程。
假设有两个角度θ和ϕ，我们需要计算它们的和差的三角函数值。
首先，我们可以利用三角函数的定义将θ和ϕ表示为对应直角三角形中的边长比值。
1.定义辅助角：令α为和角θ+ϕ的辅助角，即α=θ+ϕ。
2.三角函数的定义：根据正弦函数的定义，我们可以得到：sin θ = 对边/斜边sin α = 对边/斜边对于和角θ+ϕ的辅助角α：对边=对边1+对边2斜边=斜边1=斜边2利用三角函数的定义可以得到：sin α = (对边1 + 对边2)/斜边1 = (sin θ + sin ϕ)/1 = sin θ + sin ϕ3.代换：我们可以将sin θ和sin ϕ用cos函数进行代换。
利用余弦函数的定义：cos θ = 邻边/斜边cos α = 邻边/斜边邻边=邻边1+邻边2斜边=斜边1=斜边2利用三角函数的定义可以得到：cos α = (邻边1 + 邻边2)/斜边1 = (cos θ + cos ϕ)/1 = cos θ + cos ϕ4.综合运用：利用三角恒等式sin²α + cos²α = 1，可以得到：(sin θ + sin ϕ)² + (cos θ + cos ϕ)² = 1展开得：sin²θ + 2sin θsin ϕ+ sin²ϕ+ cos²θ + 2cos θcos ϕ +cos²ϕ = 1利用三角恒等式sin²θ + cos²θ = 1和sin²ϕ+ cos²ϕ = 1，可以简化上式为：2sin θsin ϕ+ 2cos θcos ϕ = 0利用三角函数的乘积公式sinαsinβ = (1/2)(cos(α-β) -cos(α+β))，可以将上式继续简化为：cos(θ - ϕ) = cosϕcosθ + sinϕsinθ这就是和差角公式的推导过程。
两角和差正余弦公式的证明.docx
两角和差正余弦公式的证明.docx两角和差正余弦公式的证明两角和差的正余弦公式是三角学屮很重要的一组公式。
下面我们就它们的推导证明方法进行探讨。
由角°,声的三角函数值表示°?"的正弦或余弦值，这正是两角和差的正余弦公式的功能。
换言Z ,要推导两角和差的止余弦公式，就是希望能得到一个等式或方程，将gaS或与％〃的三角函数联系起來。
根据诱导公式，山角°的三角函数可以得到Y的三角函数。
因此，由和角公式容易得到对应的差角公式，也可以由差角公式得到对应的和角公式。
乂因为,即原角的余弦等于其余角的正弦，据此，町以实现正弦公式和余弦公式的相互推导。
因此，只要解决这纽公式屮的一个，其余的公式将很容易得到。
（一）在单位圆的框架下推导和差角余弦公式注意到单位圆比较容易表示戸和，而且角的终边与单位鬪的交点坐标可以用三角函数值表示，因此，我们可以用单位圆來构造联系8＜在*妙与〃的三角函数值的等式。
1.和角余弦公式（方法1）如图所示，在直角坐标系町中作单位圆O,并作角"和使角a的始边为血，交11°于点A,终边交于点B；角用始边为＜?,终边交11°于点C：角—庐始边为血，终边交13°于点。
从而点A,B,C和D的坐标分别为, , , °由两点间距离公式得▲C2 =8(^S-功2十*(^5 =2-2co<="" p="">9注意到JCM因此*?79 = 口?0口?〃_鼻血—/>。
注记：这是教材上给出的经典证法。
它借助单位圆的框架，利用平面内两点间距离公式表达两条相等线段，从而得到我们所要的等式。
注意，公式中的0和"为任意角。
2.弟用余弦公式仍然在单位圆的框架下，用平而内两点间距离公式和余弦定理表达同一线段，也可以得到我们希望的三角等式。
这就是(方法2)如图所示，在坐标系勿中作单位圆°,并作角a和A使角a 和P 的始边均为 g交口°于点c,角a终边交口°于点A,角戸终边交口°于点。
两角和差正余弦公式的证明精编版
两角和差正余弦公式的证明精编版两角和差公式的证明：首先，我们要证明两个三角函数的和的正弦公式。
设角A和角B的正弦分别为sinA和sinB，先考虑将角A和角B相加后的正弦值sin(A+B)。
根据单位圆上的定义，角A对应的点为(0,1)，角B对应的点为(1,0)。
当角A和角B相加后，对应的点为(1,1)。
连接原点O与点P(1,1)，可以得到一个等腰直角三角形，且角A和角B分别为直角三角形的两个锐角。
根据三角形的正弦定义，sinA = OP/OP = 1/√2，sinB = OP/OB =1/√2，sin(A+B) = OP/OP = 1/√2由此可以得到两角和的正弦公式：sin(A+B) = sinA*cosB + cosA*sinB同理，我们可以证明两角和的余弦公式。
设角A和角B的余弦分别为cosA和cosB，先考虑将角A和角B相加后的余弦值cos(A+B)。
根据单位圆上的定义，角A对应的点为(1,0)，角B对应的点为(0,1)。
当角A和角B相加后，对应的点为(1,1)。
连接原点O与点P(1,1)，可以得到一个等腰直角三角形，且角A和角B分别为直角三角形的两个锐角。
根据三角形的余弦定义，cosA = AO/OP = 1/√2，cosB = BO/OP =1/√2，cos(A+B) = AO/OP = 1/√2由此可以得到两角和的余弦公式：cos(A+B) = cosA*cosB - sinA*sinB以上即为两角和的正弦和余弦公式的证明。
接下来，我们要证明两角差的正弦和余弦公式。
设角A和角B的正弦分别为sinA和sinB，先考虑将角A和角B相减后的正弦值sin(A-B)。
根据单位圆上的定义，角A对应的点为(0,1)，角B对应的点为(1,0)。
当角A和角B相减后，对应的点为(-1,1)。
连接原点O与点P(-1,1)，可以得到一个等腰直角三角形，且角A和角B分别为直角三角形的两个锐角。
根据三角形的正弦定义，sinA = OP/OP = 1/√2，sinB = OP/OB =1/√2，sin(A-B) = OP/OP = 1/√2由此可以得到两角差的正弦公式：sin(A-B) = sinA*cosB - cosA*sinB同理，我们可以证明两角差的余弦公式。
两角和与差的正弦余弦和正切公式推导过程
两角和与差的正弦余弦和正切公式推导过程首先，我们假设有两个角α和β，它们的和为α+β，差为α-β。
我们将利用这两个和与差来推导公式。
1.两角和的正弦公式的推导：首先，根据三角恒等式sin(α+β) = sinαcosβ+cosαsinβ，我们可以将α+β的正弦表示为两个正弦的和的形式。
然后，利用三角恒等式可以写出cos(-β)=cosβ，sin(-β)= -sinβ，我们可以将α+(-β)的正弦再次表示为两个正弦的和的形式。
即，sin(α+β) = sinαcosβ+ cosαsinβ = sinαcos(-β) + cosαsin(-β)。
这样，我们可以得到：sin(α+β) = sinαcosβ + cosαsinβ = sinαcos(-β) +cosαsin(-β)。
2.两角和的余弦公式的推导：首先，根据三角恒等式cos(α+β) = cosαcosβ - sinαsinβ，我们可以将α+β的余弦表示为两个余弦的和的形式。
然后，利用三角恒等式可以写出cos(-β)=cosβ，sin(-β)= -sinβ，我们可以将α+(-β)的余弦再次表示为两个余弦的和的形式。
即，cos(α+β) = cosαcosβ- sinαsinβ = cosαcos(-β) - sinαsin(-β)。
这样，我们可以得到：cos(α+β) = cosαcosβ - sinαsinβ = cosαcos(-β) -sinαsin(-β)。
3.两角差的正弦公式的推导：首先，根据三角恒等式sin(α-β) = sinαcos(-β) - cosαsin(-β)，我们可以将α-β的正弦表示为两个正弦的差的形式。
然后，利用三角恒等式可以写出cos(-β)=cosβ，sin(-β)= -sinβ，我们可以将α-(-β)的正弦再次表示为两个正弦的差的形式。
即，sin(α-β) = sinαcos(-β) - cosαsin(-β) = sinαcosβ + cosαsinβ。
两角和与差的三角函数公式知识点
两角和与差的三角函数公式知识点两角和与差的三角函数公式属于高中数学的重要内容，主要通过利用三角函数的性质，研究两个角的和与差的三角函数值之间的关系。
在解决三角方程、证明恒等式等问题时，这些公式的应用非常广泛。
本文将从公式的定义、推导及应用方面进行详细解析。
一、两角和的三角函数公式1.余弦和公式：cos(A+B) = cosAcosB - sinAsinB推导过程：设点P(x,y)在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A，点Q(x',y')在单位圆上与x轴正半轴的夹角为B，点R(x",y")在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A+B。
我们知道，其对应的三条直角边分别是x、x'、x"和y、y'、y"，根据三角函数的定义，我们可以得到如下关系：x = cosA，y = sinAx' = cosB，y' = sinBx" = cos(A+B)，y" = sin(A+B)那么，点P、Q和R的连线所对应的三角形的三个内角之和应该等于180°，即有：∠POR+∠POQ+∠QOR=180°∠A+∠B+∠(A+B)=180°2A+B=180°将以上结果代入三角函数的定义中，我们可以得到：cos(A+B) = x" = x'x - y'y = cosAcosB - sinAsinB2.正弦和公式：sin(A+B) = sinAcosB + cosAsinB推导过程：设点P(x,y)在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A，点Q(x',y')在单位圆上与x轴正半轴的夹角为B，点R(x",y")在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A+B。
同样，根据三角函数的定义，我们可以得到如下关系：x = cosA，y = sinAx' = cosB，y' = sinBx" = cos(A+B)，y" = sin(A+B)那么，点P、Q和R的连线所对应的三角形的三个边长之和应该等于2，即有：PR+PQ+QR=2∠POR+∠POQ+∠QOR=360°∠A+∠B+∠(A+B)=360°2A+B=360°将以上结果代入三角函数的定义中，我们可以得到：sin(A+B) = y" = xy' + yx' = sinAcosB + cosAsinB二、两角差的三角函数公式1.余弦差公式：cos(A-B) = cosAcosB + sinAsinB推导过程：设点P(x,y)在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A，点Q(x',y')在单位圆上与x轴正半轴的夹角为B，点R(x",y")在单位圆上与x轴正半轴的夹角为A-B。
两角和与差的三角函数
§1 两角和与差的三角函数知识梳理1.两角和与差的余弦公式（1）公式：cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β；cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β.（2）理解和记忆：①上述公式中的α、β都是任意角.②和差角的余弦公式不能按分配律展开，即cos(a±β)≠cos α±cos β.③公式使用时不仅要会正用，还要能够逆用公式，在很多时候，逆用更能简洁地处理问题.如由cos50°cos20°+sin50°sin20°能迅速地想到cos50°cos20°+sin50°sin20°=cos(50°-20°)= cos30°=21. ④第一章中所学的部分诱导公式可通过本节公式验证.⑤记忆：公式右端的两部分为同名三角函数积，连接符号与左边角的连接符号相反.2.两角和与差的正弦公式（1）公式：sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β；sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β.（2）理解和记忆：①上面公式中的α、β均为任意角.②与和差角的余弦公式一样，公式对分配律不成立，即sin(α±β)≠sin α±sin β.③和差公式是诱导公式的推广，诱导公式是和差公式的特例.如sin(2π-α)=sin2πcos α-cos2πsin α=0×cos α-1×sin α=-sin α.当α或β中有一个角是2π的整数倍时，通常使用诱导公式较为方便. ④使用公式时不仅要会正用，还要能够逆用公式，如化简sin(α+β)cos β-cos(α+β)sin β，不要将sin(α+β)和cos(α+β)展开，而采用整体思想，进行如下变形：sin(α+β)cos β-cos(α+β)sin β=sin ［(α+β)-β］=sin α，这也体现了数学中的整体原则.⑤记忆时要与两角和与差的余弦公式区别开来，两角和与差的余弦公式的右端的两部分为同名三角函数积，连接符号与左边的连接符号相反；两角和与差的正弦公式的右端的两部分为异名三角函数积，连接符号与左边的连接符号相同.3.两角和与差的正切（1）公式：tan(α+β)=βαβαtan tan 1tan tan -+；tan(α-β)=βαβαtan tan 1tan tan +-. （2）理解和记忆：①公式成立的条件：α≠k π+2π，β≠k π+2π，α+β≠k π+2π或α-β≠k π+2π，以上k∈Z .当tan α、tan β、tan(α±β)不存在时，可以改用诱导公式解决.②两角和与差的正切同样不仅可以正用，而且可以逆用、变形用，逆用和变形用都是化简三角恒等式的重要手段，如tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β)就可以解决诸如tan25°+tan20°+tan25°tan20°的问题.所以在处理问题时要注意观察式子的特点，巧妙运用公式或其变形，使变换过程简单明了.③与和差角的弦函数公式一样，公式对分配律不成立，即tan(α+β)≠tan α+tan β. 知识导学要学好本节有必要复习任意角的三角函数和平面向量的数量积；本节的重点是公式的应用，难点是公式的变形应用；在学习过程中，要善于应用联系的观点看待问题.难疑突破1.形如函数f (x)=asinx+bcosx(ab≠0)的最值是什么？剖析：受思维定势的影响，总是认为y=sinx 和y=cosx 的最大值都是1，它们的最小值都是-1，则函数f(x)的最大值是|a|+|b|，最小值是 -|a|-|b|，其实不然.其突破口是分析y=sinx 和y=cosx 取最值时，自变量x 取值情况.当x=2k π+2π (k∈Z )时，y=sinx 取最大值1，当x=2k π-2π (k∈Z )时，y=sinx 取最小值-1；当x=2k π(k∈Z )时，y=cosx 取最大值1，当x=2k π+π(k∈Z )时，y=cosx 取最小值-1；由此看y=sinx 取最值时，y=cosx=0，而y=cosx 取最值时，y=sinx=0.所以y=sinx 和y=cosx 不能同时取最值，因此这样求最值是错误的.求形如函数f(x)=asinx+bcosx(ab≠0)的最值，常用方法是化归为求y=Asin(ωx+φ)+b 的最值.例如：求函数f(x)=2sinx-32cosx ，x∈R 的最值.可将函数解析式化为y=Asin(ωx+φ)后，再求最值. f(x)=2sinx-32cosx =4(21sinx-23cosx) =4(sinxcos3π-cosxsin 3π) =4sin(x-3π)， ∴函数f(x)的最大值是4，最小值是-4.很明显函数f(x)的最大值不是2±32，最小值不是-2-32.下面讨论函数f(x)=asinx+bcosx(ab≠0)，x∈R 的最值. f(x)=asinx+bcosx=22b a +(22b a a+sinx+22b a b +cosx)， ∵(22b a a+)2+(22b a b +)2=1, ∴可设cos θ=22b a a +，sin θ=22b a b +,则tan θ=ab （θ又称为辅助角）. ∴f(x)= 22b a + (sinxcos θ+cosxsin θ)= 22b a +sin(x+θ).∴当x∈R 时， f(x)的最大值是22b a +，最小值是-22b a +.特别是当a b =±1，±3，±33时，θ是特殊角，此时θ常取4π，3π，6π. 对于形如y=asinx+bcosx(ab≠0)的式子引入辅助角化归为y=Asin(x+θ)的形式，可进行三角函数的化简，求周期、最值等，这是高考和模拟的必考内容之一.例如：2006江苏南京一模，7 若函数f(x)=sinax+cosax(a ＞0)的最小正周期为1，则它的图像的一个对称中心为（ ） A.(8π-,0) B.(0,0) C.(-81,0) D.(81,0) 思路分析：化为y=Asin(ωx+θ)形式，再讨论其对称中心.f(x)=sinax+cosax=2sin(ax+4π)(a ＞0)， ∴T=a π2=1.∴a=2π.∴f(x)=2sin(2πx+4π)(a ＞0).又∵f(x)与x 的交点是其对称中心，经验证仅有(-81,0)是函数f(x)的对称中心. 答案：C3.2 两角和与差的三角函数课堂导学三点剖析1.两角和与差的三角函数公式的简单运用【例1】 若sin α=55,sin β=1010且α、β是锐角，求α+β的值. 思路分析:可先求出α+β的某种三角函数值，然后再确定α+β的值.解:∵α、β是锐角，∴cos α=552)55(12=-,cos β=10103)1010(12=-. ∴sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β=22. 又∵sin α=55<21,sin β=1010<21， ∴0°<α<30°，0°<β<30°.∴0°<α+β<60°.∴α+β=45°.各个击破类题演练 1计算sin33°cos27°+sin57°cos63°的值.解析:原式=sin33°cos27°+cos33°sin27°=sin(33°+27°)=sin60°=23， 或：原式=cos57°cos27°+sin57°sin27°=cos(57°-27°)=cos30°=23. 变式提升 1sin163°sin223°＋sin253°sin313°=___________.解析：原式=sin(180°-17°)·sin(180°+43°)+sin(270°-17°)+sin(270°+43°) =-sin17°sin43°+cos17°cos43° =cos(17°+43°)=cos60°=21. 答案：21 2.两角差的余弦公式的运用【例2】 已知cos(α+β)=31,cos(α-β)=51，求tan αtan β的值. 思路分析：题目中要求的是单角α与 β的函数值，所以自然要想到用和差公式分解，然后用商式求解. 解：由⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=-⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=+)2.(51sin sin cos cos )1(,31sin sin cos cos .51)cos(,31)cos(βαβαβαβαβαβα得 ①+②得cos αcos β=154, ②-①得sin αsin β=151-, ∴tan αtan β=βαβαcos cos sin sin =41-. 友情提示在利用两角和差公式的同时，运用同角三角函数关系，把不同类型的公式放在一起使用是本章题目的特点.类题演练 2设a∈(0,2π),若sin α=53,则2cos(α+4π)等于（ ） A.57 B.51 C.57- D.-51 解析：∵α∈(0,2π)，sin α=53,∴cos α=54, 又2cos(α+4π)=2(cos α·cos 4π-sin α·sin 4π) =cos α-sin α=51. 答案：B变式提升 2已知α、β为锐角，且cos α=71，cos(α+β)=1411-，求β的值. 解析：∵α是锐角，cos α=71,∴sin α=734)71(12=-. ∵α、β均为锐角，∴0<α+β<π.又cos(α+β)=1411-,∴sin(α+β)=1435)1411(12=--. ∴cos β=cos ［(α+β)-α］=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=（1411-）·71+7341435∙=21. 又∵β为锐角，∴β=3π. 3.两角和与差的三角函数的变式应用【例3】 已知α,β∈(-2π,2π)，tan α,tan β是一元二次方程x 2+33x+4=0的两根，求 α+β.思路分析：由根与系数关系可得tan α+tan β、tan αtan β，因此可先求tan(α+β).解：由题意知tan α+tan β=-33,tan αtan β=4,①∴tan(α+β)=3tan tan 1tan tan =-+βαβα. 又∵α,β∈(-2π,2π) 且由①知α∈(-2π,0),β∈(-2π,0), ∴α+β∈(-π,0).∴α+β=32π-. 类题演练 3计算tan10°+tan50°+3tan10°tan50°的值.解析：原式=tan(10°+50°)(1-tan10°tan50°)+3tan10°tan50° =3(1-tan10°tan50°)+3tan10°tan50°=3.变式提升 3求值:tan10°tan20°+tan20°tan60°+tan60°tan10°.解析：原式=tan10°tan20°+3(tan10°+tan20°)=tan10°tan20°+3tan30°(1-tan10°tan20°)=1.。
两角和与差及二倍角三角函数公式
05 公式的应用举例
在三角形中的应用
已知两边及夹角求第三边
求三角形的面积
利用两角和与差的余弦公式，结合三 角形的边长和角度关系，可以求出第 三边的长度。
在已知三角形的三边长度时，可以利 用海伦公式结合两角和与差的三角函 数公式求出三角形的面积。
判断三角形的形状
通过比较三角形的三个内角的余弦值， 可以判断三角形的形状（锐角、直角 或钝角^circ - 45^circ) = cos30^circcos45^circ + sin30^circsin45^circ = frac{sqrt{3}}{2} times frac{sqrt{2}}{2} + frac{1}{2} times frac{sqrt{2}}{2} = frac{sqrt{6} + sqrt{2}}{4}$。
二倍角公式允许我们将一个 角的二倍角的三角函数表达 式化简为单角的三角函数表 达式，这在解决一些特定问 题时非常有用，如求某些特 殊角的三角函数值或证明某 些恒等式。
公式在三角恒等 式证明中的应用
两角和与差及二倍角公式在 三角恒等式的证明中扮演着 重要角色。通过使用这些公 式，我们可以将复杂的三角 函数表达式化简为更简单的 形式，从而更容易地证明恒 等式。
04 公式推导与证明
两角和与差公式的推导
利用三角函数的和差化积公式， 将两角和与差的三角函数表达式 转化为单个角的三角函数表达式。
通过三角函数的加减变换，得到 两角和与差的正弦、余弦公式。
结合三角函数的周期性，将公式 扩展到任意角。
二倍角公式的推导
利用三角函数的倍角公式，将 二倍角的三角函数表达式转化 为单个角的三角函数表达式。
三角函数的性质