半角公式


gg (4 封私信 / 2 条消息) 半角公式的推导(超详细版) - 知乎

一、半角公式

sinα2=±1cosα2\sin\frac{\alpha}{2}=\pm\sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{2}} cosα2=±1+cosα2\cos\frac{\alpha}{2}=\pm\sqrt{\frac{1+\cos\alpha}{2}} tanα2=±1cosα1+cosα\tan\frac{\alpha}{2}=\pm\sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{1+\cos\alpha}}

其中,正负号由 α2\dfrac{\alpha}{2} 所在的象限决定。

推导

由二倍角公式和 sin2α2+cos2α2=1\sin^2\dfrac{\alpha}{2}+\cos^2\dfrac{\alpha}{2}=1,可得:

cosα=cos2α2sin2α2=2cos2α21=12sin2α2.\begin{aligned} \cos\alpha &=\cos^2\frac{\alpha}{2}-\sin^2\frac{\alpha}{2} \\ &=2\cos^2\frac{\alpha}{2}-1 \\ &=1-2\sin^2\frac{\alpha}{2}. \end{aligned}

因此:

cosα2=±1+cosα2,sinα2=±1cosα2.\cos\frac{\alpha}{2}=\pm\sqrt{\frac{1+\cos\alpha}{2}}, \qquad \sin\frac{\alpha}{2}=\pm\sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{2}}.

两式相除,得到:

tanα2=sinα2cosα2=±1cosα1+cosα.\tan\frac{\alpha}{2} =\frac{\sin\dfrac{\alpha}{2}}{\cos\dfrac{\alpha}{2}} =\pm\sqrt{\frac{1-\cos\alpha}{1+\cos\alpha}}.

还有这个,比较无聊。

二、正切半角公式的拓展

tanα2=sinα1+cosα\tan\frac{\alpha}{2}=\frac{\sin\alpha}{1+\cos\alpha} tanα2=1cosαsinα\tan\frac{\alpha}{2}=\frac{1-\cos\alpha}{\sin\alpha}

推导

利用

sinα=2sinα2cosα2,cosα=2cos2α21,\sin\alpha=2\sin\frac{\alpha}{2}\cos\frac{\alpha}{2}, \qquad \cos\alpha=2\cos^2\frac{\alpha}{2}-1,

分子、分母同乘 2cosα22\cos\dfrac{\alpha}{2}

tanα2=sinα2cosα2=2sinα2cosα22cos2α2=sinα1+cosα.\begin{aligned} \tan\frac{\alpha}{2} &=\frac{\sin\dfrac{\alpha}{2}}{\cos\dfrac{\alpha}{2}} \\ &=\frac{2\sin\dfrac{\alpha}{2}\cos\dfrac{\alpha}{2}} {2\cos^2\dfrac{\alpha}{2}} \\ &=\frac{\sin\alpha}{1+\cos\alpha}. \end{aligned}

再利用

cosα=12sin2α2,\cos\alpha=1-2\sin^2\frac{\alpha}{2},

分子、分母同乘 2sinα22\sin\dfrac{\alpha}{2}

tanα2=sinα2cosα2=2sin2α22sinα2cosα2=1cosαsinα.\begin{aligned} \tan\frac{\alpha}{2} &=\frac{\sin\dfrac{\alpha}{2}}{\cos\dfrac{\alpha}{2}} \\ &=\frac{2\sin^2\dfrac{\alpha}{2}} {2\sin\dfrac{\alpha}{2}\cos\dfrac{\alpha}{2}} \\ &=\frac{1-\cos\alpha}{\sin\alpha}. \end{aligned}

减永远在分子,加永远在分母,对上面这些所有tan公式