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诱导公式是三角函数中的重要内容,它揭示了不同角度之间三角函数值的关系。推导诱导公式的关键是利用单位圆和对称性原理。在单位圆中,任意角α的终边与单位圆的交点P的坐标为(cosα, sinα)。通过研究这个点在不同变换下的位置变化,我们可以推导出各种诱导公式。
现在我们推导负角公式。在单位圆中,角α的终边与单位圆交于点P,坐标为(cosα, sinα)。角-α的终边与单位圆的交点P'是点P关于x轴的对称点,坐标为(cosα, -sinα)。因此我们得到:cos(-α)等于cosα,sin(-α)等于负sinα,tan(-α)等于负tanα。这就是负角公式。
接下来推导π加α和π减α的公式。对于π加α,其终边与角α的终边关于原点对称,交点坐标为负cosα、负sinα,因此cos(π+α)等于负cosα,sin(π+α)等于负sinα。对于π减α,其终边与角α的终边关于y轴对称,交点坐标为负cosα、sinα,因此cos(π-α)等于负cosα,sin(π-α)等于sinα。
现在推导π/2加α和π/2减α的公式。对于π/2加α,相当于将角α的终边逆时针旋转90度,点P变换到坐标为负sinα、cosα的位置,因此cos(π/2+α)等于负sinα,sin(π/2+α)等于cosα。对于π/2减α,相当于点P关于直线y等于x对称,得到坐标为sinα、cosα的点,因此cos(π/2-α)等于sinα,sin(π/2-α)等于cosα。
通过前面的推导,我们得到了完整的诱导公式体系。为了便于记忆,有一个重要的口诀:奇变偶不变,符号看象限。奇变偶不变是指,对于k倍π/2加减α的形式,当k为奇数时函数名改变,当k为偶数时函数名不变。符号看象限是指,假设α为锐角,判断变换后的角所在象限,确定最终结果的符号。这些诱导公式在简化三角函数计算和解决周期性问题中有重要应用。