三角関数の公式の多くは元になる公式から式変形によって得られる.
しかし,こうして代数的に得られた公式を暗記してもすぐ忘れがちである.
図を用いて幾何的に確認することによって忘れにくくなることが期待できる.
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図解は一般角についての公式の証明としては不十分である.
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余弦定理
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a2 | =□BCGF
| | =□CGML+□BFML
| | =□CHON+□BEKJ
| | =□CAIH−□AION+□ABED−□ADKJ
| | =b2−bccosA+c2−cbcosA
| | =b2+c2−2bccosA
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相互関係
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| | AH=ACcosθ=cos2θ
| | BH=BCsinθ=sin2θ
| ∴ | cos2θ+sin2θ=1
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| | AB=AC/cosθ=1/cos2θ
| | BH=CHtanθ=tan2θ
| ∴ | 1/cos2θ=1+tan2θ
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加法定理
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| sin(α+β) | =BC=BH+HC=BH+ED
| | =BEcosβ+AEsinβ
| | =sinα cosβ+cosα sinβ
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| cos(α+β) | =AC=AD−CD=AD−HE
| | =AEcosβ−BEsinβ
| | =cosα cosβ−sinα sinβ
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OHを基にして三角形OABをかく.
| 長方形OHAKをかく.
| ∠BOC=直角 のようにCをかく.
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| ∠ACB=∠AOB=α+β
| AB=AH+HB=tanα+tanβ
| AC=AK−KC=1−tanα tanβ
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| tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1−tanα tanβ)
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半角公式(倍角公式の逆)
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AM=BM=CM=1/2
∠BMC=2∠BAC=2θ
MH=1/2cos2θ
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| sin2θ | =BH=BM−MH
| | =1/2−1/2cos2θ
| cos2θ | =AH=AM+MH
| | =1/2+1/2cos2θ
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3倍角公式の逆
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CN=MN=HN=1/4
∠HNC=2∠HMC=4θ
∠HNK=3θ
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| sin3θ | =BD=(BC-CK)−DK
| | =3/4sinθ−1/4sin3θ
| cos3θ | =AE=(AC-CJ)+EJ
| | =3/4cosθ+1/4cos3θ
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tanで表す倍角公式
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HK=CK=MK tanθ=tan2θ
AH=AK−HK=1−tan2θ
BH=2MK=2tanθ
AB=AC=AK+KC=1+tan2θ
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| sin2θ=2tanθ/(1+tan2θ)
| cos2θ=(1−tan2θ)/(1+tan2θ)
| tan2θ=2tanθ/(1−tan2θ)
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合成(加法定理の逆)
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| asinθ+bcosθ | =AH+OK
| | =A'H'+OK'
| | =A'L
| | =rsin(θ+α)
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| 三角形OAA'より
| | r2=a2+b2
cosα=a/r
sinα=b/r
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