倍角公式(duplication formulas for trigonometricfunction)是一类能用角a的三角函数来表示角na(n为正整数)的三角函数的等式。
二倍角公式和半角公式
二倍角公式内容
常用的二倍角公式有以下几个:
二倍角公式证明
证明:
由三角函数和角公式可得:
又因为,所以:
同理:。
当时,有:
由此可计算出角的其他三角函数值。
降幂公式和半角公式
由公式立刻得到降幂公式:
令,代入公式可得:
,
进而可得半角公式:
等式右边的正负号由所在的象限决定。
三倍角公式
利用和角公式和二倍角公式,可得:
当时,
由可得,
。
这样,就得到了三倍角公式:
由此可计算出角的其他三角函数值。
由欧拉公式得到的倍角公式
既然已经得到了二倍角公式和三倍角公式,那么有没有倍角公式呢,答案是肯定的。
根据棣莫弗定理,(
为正整数),由二项式定理可得:
所以有:
由复数相等的定义可得:
,
将两式代入即可得到正切的n倍角公式。
其他形式的倍角公式
将展开成
的整系数多项式
由可知,
可以展开成关于
的多项式,那么如何找出各项系数呢,先来看一下几个等式:
经过观察可以发现,如果公式两端同乘以2,则公式右边都是关于的最高次项系数为1的、次数等于公式左边
的倍数的、系数符号正负相间的整系数多项式。由此猜测
也具有这一性质,下面用数学归纳法加以证明:1
猜想:
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