Перейти к содержанию

Синус, косинус и тангенс половинного угла

Математика 10 класс Сложность 2/5

Начало урока

Синус, косинус и тангенс половинного угла

🎯 Главная идея

Формулы половинного угла позволяют находить точные значения тригонометрических функций для углов, которые составляют половину известного угла. Например, если мы знаем значения тригонометрических функций для $60°$, мы можем найти точные значения для $30°$. Более того, мы можем находить точные значения для таких углов, как $22{,}5°$ (половина от $45°$) или $15°$ (половина от $30°$), которые не являются стандартными углами на единичной окружности.

📐 Вывод формул половинного угла

Начнём с формулы двойного угла для косинуса:

$$\cos(2\alpha) = 1 - 2\sin^2(\alpha)$$ $$\cos(2\alpha) = 2\cos^2(\alpha) - 1$$

Теперь пусть $\theta = 2\alpha$, что означает $\alpha = \frac{\theta}{2}$. Подставляя:

Для синуса

Начинаем с: $\cos\theta = 1 - 2\sin^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right)$

$2\sin^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = 1 - \cos\theta$

$\sin^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{1 - \cos\theta}{2}$

$$\sin\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \pm\sqrt{\frac{1 - \cos\theta}{2}}$$

Для косинуса

Начинаем с: $\cos\theta = 2\cos^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right) - 1$

$2\cos^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = 1 + \cos\theta$

$\cos^2\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{1 + \cos\theta}{2}$

$$\cos\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \pm\sqrt{\frac{1 + \cos\theta}{2}}$$

Для тангенса

Так как $\tan\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{\sin(\theta/2)}{\cos(\theta/2)}$, получаем:

$$\tan\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \pm\sqrt{\frac{1 - \cos\theta}{1 + \cos\theta}}$$

Существуют также две очень полезные альтернативные формы без знака ±:

$$\tan\!\left(\frac{\theta}{2}\right) = \frac{\sin\theta}{1 + \cos\theta} = \frac{1 - \cos\theta}{\sin\theta}$$

Эти формы получаются путём умножения числителя и знаменателя на соответствующие сопряжённые выражения и использования тождества $\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1$.

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 110
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя