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二倍角公式是三角函数中的重要公式,描述了2α与α之间的关系。我们可以从三角函数的加法公式推导出二倍角公式。正弦二倍角公式为sin 2α等于2sin α cos α。余弦二倍角公式为cos 2α等于cos²α减sin²α。正切二倍角公式为tan 2α等于2tan α除以1减tan²α。在单位圆上,我们可以直观地看到角α和2α的关系。
余弦二倍角公式有三种等价的表达形式。第一种是基本形式:cos 2α等于cos²α减sin²α。利用平方和恒等式,我们可以推导出第二种形式:cos 2α等于2cos²α减1。同样地,第三种形式为:cos 2α等于1减2sin²α。这三个表达式完全等价,在函数图像上完全重合。不同的形式在解决不同类型的问题时各有优势。
降幂公式是从二倍角公式推导出来的重要变形。通过变形cos 2α等于2cos²α减1,我们得到cos²α等于1加cos 2α的一半。类似地,从cos 2α等于1减2sin²α,得到sin²α等于1减cos 2α的一半。降幂公式的主要作用是将高次幂转化为一次幂,这在积分计算中特别有用。例如,积分cos²x可以转化为积分1加cos 2x的一半,从而简化计算过程。