高中數(shù)學和差化積公式的記憶訣竅
高中數(shù)學和差化積公式的記憶訣竅
積化和差,指初等數(shù)學三角函數(shù)部分的一組恒等式??梢酝ㄟ^展開角的和差恒等式的手段來證明。 無論乘積項中的三角函數(shù)是否同名,化為和差形式時,都應是同名三角函數(shù)的和差。這一點主要是根據(jù)證明記憶,因為如果不是同名三角函數(shù),兩角和差公式展開后乘積項的形式都不同,就不會出現(xiàn)相抵消和相同的項,也就無法化簡下去了。
積化和差與積差化積是一種孿生兄弟,不可分離,在解題過程中,要切實注意兩者的交替使用。如在一般情況下,遇有正、余弦函數(shù)的平方,要先考慮降冪公式,然后應用和差化積、積化和差公式交替使用進行化簡或計算。和積互化公式其基本功能在于:當和、積互化時,角度要重新組合,因此有可能產(chǎn)生特殊角;結(jié)構(gòu)將變化,因此有可能產(chǎn)生互消項或互約因式,從而利于化簡求值。正因為如此“和、積互化”是三角恒等變形的一種基本手段。
和差化積公式的形式比較復雜,記憶中以下幾個方面是難點,下面指出了各自的簡單記憶方法。
如何只記兩個公式甚至一個
我們可以只記上面四個公式的第一個和第三個。
而第二個公式中的-sin β=sin(β+π),也就是sin α-sin β=sin α+sin(β+π),這就可以用第一個公式解決。
同理第四個公式中,cos α-cos β=cos α+cos(β+π),這就可以用第三個公式解決。
如果對誘導公式足夠熟悉,可以在運算時把cos全部轉(zhuǎn)化為sin,那樣就只記住第一個公式就行了。
用的時候想得起一兩個就行了。
結(jié)果乘以2
這一點最簡單的記憶方法是通過三角函數(shù)的值域判斷。sin和cos的值域都是[-1,1],其積的值域也應該是[-1,1],而和差的值域卻是[-2,2],因此乘以2是必須的。
也可以通過其證明來記憶,因為展開兩角和差公式后,未抵消的兩項相同而造成有系數(shù)2,如:
cos(α-β)-cos(α+β)
=[(cosαcosβ+sinαsinβ)-(cosαcosβ-sinαsinβ)]
=2sinαsinβ
故最后需要乘以2。
只有同名三角函數(shù)能和差化積
無論是正弦函數(shù)還是余弦函數(shù),都只有同名三角函數(shù)的和差能夠化為乘積。這一點主要是根據(jù)證明記憶,因為如果不是同名三角函數(shù),兩角和差公式展開后乘積項的形式都不同,就不會出現(xiàn)相抵消和相同的項,也就無法化簡下去了。
乘積項中的角要除以2
在和差化積公式的證明中,必須先把α和β表示成兩角和差的形式,才能夠展開。熟知要使兩個角的和、差分別等于α和β,這兩個角應該是(α+β)/2和(α-β)/2,也就是乘積項中角的形式。
注意和差化積和積化和差的公式中都有一個“除以2”,但位置不同;而只有和差化積公式中有“乘以2”。
使用哪兩種三角函數(shù)的積
這一點較好的記憶方法是拆分成兩點,一是是否同名乘積,二是“半差角”(α-β)/2的三角函數(shù)名。
是否同名乘積,仍然要根據(jù)證明記憶。注意兩角和差公式中,余弦的展開中含有兩對同名三角函數(shù)的乘積,正弦的展開則是兩對異名三角函數(shù)的乘積。所以,余弦的和差化作同名三角函數(shù)的乘積;正弦的和差化作異名三角函數(shù)的乘積。
(α-β)/2的三角函數(shù)名規(guī)律為:和化為積時,以cos(α-β)/2的形式出現(xiàn);反之,以sin(α-β)/2的形式出現(xiàn)。
由函數(shù)的奇偶性記憶這一點是最便捷的。如果要使和化為積,那么α和β調(diào)換位置對結(jié)果沒有影響,也就是若把(α-β)/2替換為(β-α)/2,結(jié)果應當是一樣的,從而(α-β)/2的形式是cos(α-β)/2;另一種情況可以類似說明。
余弦-余弦差公式中的順序相反/負號
這是一個特殊情況,完全可以死記下來。
當然,也有其他方法可以幫助這種情況的判定,如(0,π]內(nèi)余弦函數(shù)的單調(diào)性。因為這個區(qū)間內(nèi)余弦函數(shù)是單調(diào)減的,所以當α大于β時,cosα小于cosβ。但是這時對應的(α+β)/2和(α-β)/2在(0,π)的范圍內(nèi),其正弦的乘積應大于0,所以要么反過來把cosβ放到cosα前面,要么就在式子的最前面加上負號。