二倍角公式
sin2α=2sinαcosα,cos2α=cos²α-sin²α=2cos²α-1=1-2sin²α,tan2α=2tanα/(1-tan²α)。
适用前提与边界条件
- 掌握两角和的三角函数公式
- 熟悉 sin²α+cos²α=1
定义
推导
在和角公式中令 :
正弦:
余弦:
利用 替换,可得另外两种形式。
降幂公式
由余弦二倍角公式反解,得到降幂公式(升幂公式的逆):
降幂公式用于把二次三角函数降为一次,便于降次、化简与求值。
典例精析
例 1 已知 , 为第二象限角,求 、。
先求 :第二象限 ,
(这里选 形式最方便,因为已知 。)
例 2 化简 。
这正是正切二倍角公式的右边,角是 :
例 3 用降幂公式化简 。
(这也验证了恒等式 。)
对比
| 公式 | 形式 | 用途 |
|---|---|---|
| 升幂、化简 | ||
| 基本形式 | ||
| 已知 时方便 | ||
| 已知 时方便 |
注意事项
:必须有 。用 检验:,而 ,显然不等。
的三个形式:
- :对称,最基本
- :只用
- :只用
选哪个取决于题目已知哪个量。
正切公式定义域:当 时, 或 无意义,正切二倍角公式不适用。
正例与反例
✅ 正例
- sin2α=2sinαcosα
- cos2α=2cos²α-1=1-2sin²α
❌ 反例
- 把 sin2α 写成 2sinα——应为 2sinαcosα
高频误解与考试易错
- 把 sin2α 写成 2sinα——漏乘 cosα
- cos2α 的三个形式记混,特别是 2cos²α-1 和 1-2sin²α
- 降幂公式符号搞反
常见问题
二倍角公式怎么来的?
在和角公式中令 β=α,就得到二倍角公式。
cos2α 为什么有三个形式?
由 sin²α+cos²α=1 可以互相转化,根据题目条件选择最方便的形式。
降幂公式是什么?
cos²α=(1+cos2α)/2,sin²α=(1-cos2α)/2,由 cos2α 的公式反解得到。
依据与出处
- 人教 A 版(2019 审定)必修第一册 第五章 5.5《三角恒等变换》