高中辅助角公式推导

高中辅助角公式推导

辅助角公式是三角函数中一个非常重要的公式,用于将形如 `Asinα + Bcosα` 的表达式化简为 `√(A^2 + B^2)sin(α + φ)` 的形式,其中 `tanφ = B/A`。以下是辅助角公式的推导过程:

引入复数指数形式

复数可以表示为 `e^(iθ) = cosθ + isinθ`,其中 `i` 是虚数单位,`θ` 是角度。

复数乘法

考虑两个复数的乘法:

`e^(iα) * e^(iβ) = e^(i(α + β))`

这可以展开为:

`e^(iα) * e^(iβ) = cosα * cosβ + isinα * sinβ + i(cosα * sinβ - sinα * cosβ)`

三角函数加法定理

利用三角函数的加法定理,我们可以将上式中的 `cosα * cosβ` 和 `sinα * sinβ` 分别表示为 `cos(α + β)` 和 `sin(α + β)` 的形式,而 `cosα * sinβ - sinα * cosβ` 可以表示为 `-sin(α - β)`。

化简

将上述结果代入,得到:

`e^(iα) * e^(iβ) = cosα * cosβ + i(cosα * sinβ - sinα * cosβ) = cos(α + β) - isin(α - β)`

比较实部和虚部

通过比较实部和虚部,我们可以得到:

`cos(α + β) = cosα * cosβ - sinα * sinβ`

`sin(α + β) = sinα * cosβ + cosα * sinβ`

引入辅助角