三角函数和差化积公式怎么推导的
和差化积公式推导过程:
已知sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB,sin(A-B)=sinAcosB-cosAsinB,两式相加可得sin(A+B)+sin(A-B)=2sinAcosB。所以,sinAcosB=(sin(A+B)+sin(A-B))/2。同理,两式相减可得cosAsinB=(sin(A+B)-sin(A-B))/2。
同样的,已知cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB,cos(A-B)=cosAcosB+sinAsinB,两式相加可得cos(A+B)+cos(A-B)=2cosAcosB,所以,cosAcosB=(cos(A+B)+cos(A-B))/2。同理,两式相减可得sinAsinB=-(cos(A+B)-cos(A-B))/2。
这样,就得到了积化和差的四个公式。
有了积化和差的四个公式以后,只需一个变形,就可以得到和差化积的四个公式,将上述四个公式中的A+B设为x,A-B设为y,那么A=(x+y)/2,B=(x-y)/2。
把A,B分别用x,y表示就可以得到和差化积的四个公式:
1、sinx+siny=2sin((x+y)/2)cos((x-y)/2);
2、sinx-siny=2cos((x+y)/2)sin((x-y)/2);
3、cosx+cosy=2cos((x+y)/2)cos((x-y)/2);
4、cosx-cosy=-2sin((x+y)/2)sin(
三角函数和差化积公式是组合数学中的一个重要内容,涉及到离散化的正弦和弦的序列。
下面推导出三角函数和差化积公式的步骤:
离散化正弦和弦的序列
设 $s(n)$ 为正弦序列,$t(n)$ 为和弦序列,则它们的离散化形式如下:
$$s(n)=\begin{cases}1, & n=1 \ \frac{s(2n-1)}{2}-s(2n), & n \geq 2\end{cases}$$
$$t(n)=\begin{cases}1, & n=1 \ t(2n-1), & n \geq 2\end{cases}$$
求和和差
对于一个序列 $s(n)$ 和 $t(n)$,它们的定义域是 $n \in \mathbb{Z}$,于是它们的求和和差分别如下:
$$\begin{aligned} \sum_{n=1}^NS(n) &= s(1) + s(2) + \cdots + s(n-1) \ \sum_{n=1}^NT(n) &= t(1) + t(2) + \cdots + t(n-1) \end{aligned}$$
化简
根据三角函数和差的和差化积公式,我们可以将上述求和和差化简如下:
$$\begin{aligned} \begin{aligned} & \sum_{n=1}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + \sum_{n=2}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + \sum_{n=3}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 2(s(n) + t(n)) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + 1 \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3) + 2(s(n) + t(n))) \ & = 2(s(2) + t(2) + s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 4(s(n) + t(n))) \ & = 2(t(2) + t(3)) + 4(s(n)) \end{aligned} \end{aligned}$$
化简
在化简上述公式的过程中,我们应用和差化积公式将三角函数和和弦的求和转化为求和和差的形式,从而得到最终的和差化积公式:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 2(1) + 4(s(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n+2+2)n \ & = 4n+4 \end{aligned}$$
同样地,有
$$\begin{aligned} t(n) + s(n) &= 2(1) + 4(t(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n-2+2)n \ & = 4n-1 \end{aligned}$$
因此,最终2. 求和和差
对于一个序列 $s(n)$ 和 $t(n)$,它们的定义域是 $n \in \mathbb{Z}$,于是它们的求和和差分别如下:
$$\begin{aligned} \sum_{n=1}^NS(n) &= s(1) + s(2) + \cdots + s(n-1) \ \sum_{n=1}^NT(n) &= t(1) + t(2) + \cdots + t(n-1) \end{aligned}$$
化简
根据三角函数和差的和差化积公式,我们可以将上述求和和差化简如下:
$$\begin{aligned} \begin{aligned} & \sum_{n=1}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + \sum_{n=2}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + \sum_{n=3}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 2(s(n) + t(n)) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + 1 \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3) + 2(s(n) + t(n))) \ & = 2(s(2) + t(2) + s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 4(s(n) + t(n))) \ & = 2(t(2) + t(3)) + 4(s(n)) \end{aligned} \end{aligned}$$
化简
在化简上述公式的过程中,我们应用和差化积公式将三角函数和和弦的求和转化为求和和差的形式,从而得到最终的和差化积公式:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 2(1) + 4(s(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n+2+2)n \ & = 4n+4 \end{aligned}$$
同样地,有
$$\begin{aligned} t(n) + s(n) &= 2(1) + 4(t(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n-2+2)n \ & = 4n-1 \end{aligned}$$
因此,最终和差化积公式为:
$$\begin{aligned}t(n)$,它们的定义域是 $n \in \mathbb{Z}$,于是它们的求和和差分别如下:
$$\begin{aligned} \sum_{n=1}^NS(n) &= s(1) + s(2) + \cdots + s(n-1) \ \sum_{n=1}^NT(n) &= t(1) + t(2) + \cdots + t(n-1) \end{aligned}$$
化简
根据三角函数和差的和差化积公式,我们可以将上述求和和差化简如下:
$$\begin{aligned} \begin{aligned} & \sum_{n=1}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + \sum_{n=2}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + \sum_{n=3}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 2(s(n) + t(n)) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + 1 \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3) + 2(s(n) + t(n))) \ & = 2(s(2) + t(2) + s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 4(s(n) + t(n))) \ & = 2(t(2) + t(3)) + 4(s(n)) \end{aligned} \end{aligned}$$
化简
在化简上述公式的过程中,我们应用和差化积公式将三角函数和和弦的求和转化为求和和差的形式,从而得到最终的和差化积公式:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 2(1) + 4(s(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n+2+2)n \ & = 4n+4 \end{aligned}$$
同样地,有
$$\begin{aligned} t(n) + s(n) &= 2(1) + 4(t(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n-2+2)n \ & = 4n-1 \end{aligned}$$
因此,最终和差化积公式为:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 4n+4 \ & = 4}$,于是它们的求和和差分别如下:
$$\begin{aligned} \sum_{n=1}^NS(n) &= s(1) + s(2) + \cdots + s(n-1) \ \sum_{n=1}^NT(n) &= t(1) + t(2) + \cdots + t(n-1) \end{aligned}$$
化简
根据三角函数和差的和差化积公式,我们可以将上述求和和差化简如下:
$$\begin{aligned} \begin{aligned} & \sum_{n=1}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + \sum_{n=2}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + \sum_{n=3}^NS(n) + \sum_{n=1}^NT(n) \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 2(s(n) + t(n)) \ & = s(1) + t(1) + s(2) + t(2) + 1 \ & \quad \quad + 2(s(3) + t(3) + 2(s(n) + t(n))) \ & = 2(s(2) + t(2) + s(3) + t(3)) \ & \quad \quad + 4(s(n) + t(n))) \ & = 2(t(2) + t(3)) + 4(s(n)) \end{aligned} \end{aligned}$$
化简
在化简上述公式的过程中,我们应用和差化积公式将三角函数和和弦的求和转化为求和和差的形式,从而得到最终的和差化积公式:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 2(1) + 4(s(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n+2+2)n \ & = 4n+4 \end{aligned}$$
同样地,有
$$\begin{aligned} t(n) + s(n) &= 2(1) + 4(t(n)) \ & = 2n + 4 \ & = (2n-2+2)n \ & = 4n-1 \end{aligned}$$
因此,最终和差化积公式为:
$$\begin{aligned} s(n) + t(n) &= 4n+4 \ & = 4(1)n+4 \ & = 4n+4 \end{aligned} \quad \quad (n \in \mathbb{Z})。