三角函数公式

物理
三角函数公式

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❑毅❒ 更新于2026-2-16 02:54:18

本帖用作总结和$LaTeX$练习


(新加了一些公式之后越来越没条理了)



$\sin A + \sin B = 2 \sin\left(\frac{A+B}{2}\right) \cos\left(\frac{A-B}{2}\right)$




$\sin A - \sin B = 2 \cos\left(\frac{A+B}{2}\right) \sin\left(\frac{A-B}{2}\right)$




$\cos A + \cos B = 2 \cos\left(\frac{A+B}{2}\right) \cos\left(\frac{A-B}{2}\right)$




$\cos A - \cos B = -2 \sin\left(\frac{A+B}{2}\right) \sin\left(\frac{A-B}{2}\right)$




$\sin A \sin B = \frac{1}{2} [\cos(A-B) - \cos(A+B)]$




$\cos A \cos B = \frac{1}{2} [\cos(A-B) + \cos(A+B)]$




$\sin A \cos B = \frac{1}{2} [\sin(A+B) + \sin(A-B)]$




万能公式




 $ t = \tan\left(\frac{x}{2}\right) $,




$\sin x = \frac{2t}{1+t^2}, \quad \cos x = \frac{1-t^2}{1+t^2}, \quad \tan x = \frac{2t}{1-t^2}$




辅角公式




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




其中 $ \varphi = \arctan\left(\frac{b}{a}\right) $




三倍角公式




$\sin 3x = 3 \sin x - 4 \sin^3 x$




$\cos 3x = 4 \cos^3 x - 3 \cos x$



$\tan 3x = \frac{3 \tan x - \tan^3 x}{1 - 3 \tan^2 x}$



$\tan 4x = \frac{4 \tan x - 4 \tan^3 x}{1 - 6 \tan^2 x + \tan^4 x}$



半角公式




$\sin\left(\frac{x}{2}\right) = \pm \sqrt{\frac{1 - \cos x}{2}}, \quad \cos\left(\frac{x}{2}\right) = \pm \sqrt{\frac{1 + \cos x}{2}}$




平方




$\sin^2 x + \cos^2 x = 1$




$1 + \tan^2 x = \sec^2 x$




$1 + \cot^2 x = \csc^2 x$




降幂公式




$\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2}, \quad \cos^2 x = \frac{1 + \cos 2x}{2}$




和角公式




$\sin(A \pm B) = \sin A \cos B \pm \cos A \sin B$




$\cos(A \pm B) = \cos A \cos B \mp \sin A \sin B$




$\tan(A \pm B) = \frac{\tan A \pm \tan B}{1 \mp \tan A \tan B}$



$\sin(A+B+C) = \sin A \cos B \cos C + \cos A \sin B \cos C + \cos A \cos B \sin C - \sin A \sin B \sin C$





不等式




$|\sin x| \leq 1, \quad |\cos x| \leq 1$




$Jensen$ 不等式应用(凸函数)




如:在 $ (0, \pi) $ 上




$\frac{\sin A + \sin B + \sin C}{3} \leq \sin\left(\frac{A+B+C}{3}\right) = \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2}$




当且仅当 $ A = B = C = \frac{\pi}{3} $ 取等。




若 $ A + B + C = \pi $,则:



$\sin(2A) + \sin(2B) + \sin(2C) = 4 \sin A \sin B \sin C$


$\cos^2 A + \cos^2 B + \cos^2 C + 2 \cos A \cos B \cos C = 1$



$\tan A + \tan B + \tan C = \tan A \tan B \tan C$


进一步


$\tan^2 A + \tan^2 B + \tan^2 C = \tan^2 A \tan^2 B \tan^2 C - 2(\tan A \tan B + \tan B \tan C + \tan C \tan A)$


$\tan\left(\frac{A}{2}\right)\tan\left(\frac{B}{2}\right) + \tan\left(\frac{B}{2}\right)\tan\left(\frac{C}{2}\right) + \tan\left(\frac{C}{2}\right)\tan\left(\frac{A}{2}\right) = 1$



$\sin A + \sin B + \sin C = 4 \cos\left(\frac{A}{2}\right)\cos\left(\frac{B}{2}\right)\cos\left(\frac{C}{2}\right)$




$\cos A + \cos B + \cos C = 1 + \frac{r}{R}$




$\frac{1}{\sin A} + \frac{1}{\sin B} + \frac{1}{\sin C} \geq \frac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}$


当且仅当 $ A = B = C = \frac{\pi}{3} $ 取等





连乘积



对于任意整数 $ n \geq 1 $,有:



$\prod_{k=1}^{n-1} \sin\left(\frac{k\pi}{n}\right) = \frac{n}{2^{n-1}}$



如:


$\sin\left(\frac{\pi}{5}\right)\sin\left(\frac{2\pi}{5}\right)\sin\left(\frac{3\pi}{5}\right)\sin\left(\frac{4\pi}{5}\right) = \frac{5}{16}$



$\prod_{k=1}^{n-1} \cos\left(\frac{k\pi}{2n}\right) = \frac{\sqrt{n}}{2^{n-1}}$





反三角函数


$\arctan a + \arctan b = \arctan\left( \frac{a + b}{1 - ab} \right) \quad$,当ab<1时


$\arctan 1 + \arctan 2 + \arctan 3 = \pi$


$\arctan x + \arctan \frac{1}{x} = \frac{\pi}{2}, \quad $(x > 0)



高级


傅里叶级数或无穷乘积


$\sin \pi x = \pi x \prod_{n=1}^{\infty} \left(1 - \frac{x^2}{n^2}\right)$


欧拉公式推广:


$\sum_{k=1}^{n} \sin(kx) = \frac{\sin\left(\frac{nx}{2}\right) \cdot \sin\left(\frac{(n+1)x}{2}\right)}{\sin\left(\frac{x}{2}\right)}$


用于求和




复数代换



令 $ z = e^{ix} $,则:



$\sin x = \frac{z - z^{-1}}{2i}, \quad \cos x = \frac{z + z^{-1}}{2}$

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Andy
1月前
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质心老奶奶
10天前
双曲函数

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