Формулы удвоения тригонометрия конспект

Обновлено: 07.07.2024

Формулы двойного аргумента позволяют представить тригонометрическую функцию удвоенного аргумента в виде выражения тригонометрических функций простого (одинарного) аргумента.

Эти формулы устанавливают соотношение между \(sin 2 x\), \(cos 2 x\), \(tg 2 x\) и \(sin x\), \(cos x\), \(tg x\).

Последовательно приведём и докажем формулы двойного аргумента для функций синуса, косинуса и тангенса.

1. Рассмотрим выражение \(sin 2 x\) — представим его аргумент в виде \(2 x=x+x\) и воспользуемся известной формулой синуса суммы аргументов:



Подставляя в формулы cos2 t =1-2sin 2 t и cos2 t =2cos 2 t -1 значение , получаем формулы половинного аргумента :


Разделив на получаем формулу


Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла, sin42 0 .


используя формулу , имеем

sin42 0 =sin(2∙21 0 )=2sin21 0 cos21 0 .

Вычислите 2sin15 0 cos15 0 .


используя формулу , имеем

2sin15 0 cos15 0 =sin(2∙15 0 )=sin30 0 =0,5.


по формуле , имеем


Задания для самостоятельного решения:

1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: sin54 0 .


2) Вычислите: .


1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: tg .


2) Вычислите: .

1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: cos16 0 .


2) Вычислите: .


1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: ctg .

2) Вычислите cosα, если и .


1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: sin .

2) Вычислите , если и .

1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: tg68 0 .

2) Вычислите , если и .


1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: cos .

2) Вычислите , если и .

1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: ctg 102 0 .

2) Вычислите , если и .

1) Выразите функции данного угла через функции вдвое меньшего угла: tg 162 0 .

Формулы двойного аргумента - это формулы, позволяющие ; и выразить через ; и . Аргументом может быть не только угол, но и любое выражение.

Основная литература:

Колягин Ю.М., Ткачева М.В., Федорова Н.Е. и др., под ред. Жижченко А.Б. Алгебра и начала математического анализа (базовый и профильный уровни) 10 кл.– М.: Просвещение, 2014.

Открытые электронные ресурсы:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Рассмотрим выражение . Представим как и подставим в формулу синуса суммы. Получим:


(1)

Эту формулу называют синус двойного аргумента.

Например, . В этом случае .

Рассмотрим выражение , где так же . Применяем формулу косинуса суммы:



Получили формулу косинуса двойного аргумента (2)


Например,

Так как , а , то получим ещё две формулы косинуса двойного аргумента.


(3)


(4)

Рассмотрим выражение tg и с помощью формулы тангенса суммы выведем формулу тангенса двойного угла. Помним, что . Получаем:

, где (5)

Для котангенса двойного угла применяем формулу:
, где (6)


Например, .

Формулы (1)-(6) можно использовать как слева направо, так и справа налево. Аргументом может быть не только угол, но и любое выражение. Например,


Докажем формулу для тройного угла.


Представим . По формуле синуса суммы получим:


(используем формулы двойного аргумента)


Получили формулу синуса тройного угла:


(7)

Можно доказать, что косинус тройного угла вычисляется по формуле:


. (8)

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Пример 1. Найти , если

Применим формулу (3)


Пример 2. Доказать тождество



Доказательство: Преобразуем левую часть, воспользуясь тем, что формулой (1) и формулой квадрата суммы, получаем:

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Учитель математики: Шамина Т. А.

" Не бойтесь формул! Учитесь владеть этим инструментом человеческого гения!

В формулах заключено величие и могущество разума. "

Образовательные:

Формирование предметных компетенций (вывод формул двойного угла) на основе ранее сформированных компетенций: формул сложения тригонометрических функций.

Развивающие:

Развивать практические навыки применения формул двойного угла при решении упражнений;

Создавать условия, в которых учащиеся могли бы самостоятельно планировать и анализировать свои собственные действия, реально оценивать свои возможности и знания.

Воспитательные:

Воспитание навыков самоконтроля и взаимоконтроля;

Воспитание качеств характера таких как, настойчивость в достижении цели, умение не растеряться при решении упражнений.

Тип урока: ознакомление с новым материалом

Технология (элементы): технология развития критического мышления; ИКТ

Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, групповая.

Методы урока: Объяснительно – иллюстративный, использование ИКТ, мозговой штурм, активная беседа.

Средства обучения:

Рабочая тетрадь, компьютер, проектор, разноуровневый раздаточный материал для обучающей самостоятельной домашней работы и работы в классе сильным ученикам , телефоны с выходом в интернет

Организационный момент. (5 мин)

Домашнее задание. (Доклад: Баженов Вячеслав)

Прежде, чем перейти к изучению новой темы, проверим: крепко ли стоим на ногах?

Перечислите всю известную информацию о тригонометрии.( учащиеся вспоминают определение синуса, косинуса, тангенса и котангенса ; радианная мера угла; поворот точки вокруг начала координат , основное тригонометрическое тождество, знаки синуса и косинуса, тангенса и котангенса, тригонометрические функции отрицательных углов).

Учитель записывает на доске ключевые слова по новой теме (заранее на доске или использует проектор).

1) Синус, косинус, тангенс, котангенс

Повторение (подготовка учащихся к активному усвоению нового материала). (5 мин)

Проводится блиц-турнир, контролирующий выполнение учащимися домашней работы и позволяющая вспомнить основной материал, необходимый на уроке для вывода формул двойного аргумента.

БЛИЦ-ТУРНИР, производится с помощью компьютера, с последующей самопроверкой.

Нажмите, чтобы узнать подробности

Тип урока: урок ознакомления с новым материалом.

Цель урока: вывести формулы двойного аргумента; научить применять полученные формулы для упрощения тригонометрических выражений.

Учебные задачи:

Обучающие:

- повторение и обобщение знаний в области преобразования тригонометрических выражений;

- формирование умений и знаний использовать формулы двойного аргумента для упрощения выражений;

- использование учащимися полученных знаний по данной теме при выполнении заданий ЕГЭ.

Развивающие:

– вырабатывать и развивать навыки и умения использовать полученные формулы в тригонометрических преобразованиях;

- развивать математическое мышление учащихся, умение видеть и применить изученные тождества;

- развивать умения самостоятельной учебно-познавательной деятельности; культуру речи и любознательность.

Воспитательные :

- побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, к самоконтролю и самоанализу;

- воспитание терпеливости, культуру мышления, упорства достижения целей.

Ожидаемый результат: учащиеся должны знать вывод формул двойного аргумента и уметь применять их для преобразований тригонометрических выражений.

Актуализация имеющихся знаний и личного опыта учащихся (устная работа).

Изучение нового материала.

Закрепление изученного материала (контрольный срез).

Организационно-мотивационный этап.

Приветствие учащихся.

Проверка домашнего задания. Проверить выполнение домашнего задания фронтально. При необходимости разобрать на доске задания, вызвавшие затруднения у учащихся.

Сегодня на уроке мы выведем тригонометрические формулы – формулы двойного аргумента и рассмотрим как их можно примененять.

Эпиграфом нашего урока будут слова Бернардо Больцано “Формула подчас кажется более мудрой, чем выдумавший ее человек”.

2. Актуализация имеющихся знаний и личного опыта учащихся.

Вспомним формулу синус суммы, косинус суммы и тангенс суммы аргументов.

Вызывается учащийся, которые на доске записывает отдельно эти формулы:


sin(x +y) = sinxcosy + cosxsiny;
cos(x+y) = cosxcosy – sinxsiny;
tg(x+y) = .
Далее учащийся устно работает с места. На доске (или слайдах презентации) записаны задания.

1. Упростить:

а)
б)
в)
г)

2. Вычислить:

а)
б)
в)
г)
д)

3. Изучение нового материала.

Сейчас мы выведем с вами тригонометрические формулы двойного аргумента и рассмотрим их применение.

Рассмотрим формулы, записанных в начале урока – формулы синуса, косинуса, тангенса суммы аргументов. Допустим, что аргументы равны: x= y, то получим:

1. sin(x+y) = sinxcosy + cosxsiny или sin2x = sinxcosx + sinxcosx = 2sinxcosx

2. cos(x+y) = cosxcosy – sinxsiny или cos2x = cosxcox – sinxsinx = cos 2 x – sin 2 x

3. tg(x+y) = или tg2x = Одну из трех формул выводит ученик.

Полученные формулы называют формулами двойного аргумента или формулами двойного угла.

Какое же практическое применение этих формул?

Выполним № 21.2(а,б) - №21.5(а,б) стр.57 учебник А.Г. Мордкович Часть 2

А теперь докажем два тождества, используя доказанную в начале урока формулу cos 2x = cos 2 x – sin 2 x

№1. Доказать тождество: cos2x = 1 – 2sin 2 x

Доказательство:
cos2x = cos 2 x – sin 2 x = (1 - sin 2 x) - sin 2 x = 1 - 2 sin 2 x
cos2x = 1 - 2 sin 2 x, что и требовалось доказать.

Выразим из доказанного тождества sin 2 x :


cos2x = 1 - 2sin 2 x
2 sin 2 x = 1 – cos2x
sin 2 x = - получили еще дну тригонометрическую формулу, которая получила название-формула понижения степени.

№2. Доказать тождество: cos2x = 2cos 2 x – 1

Доказательство:
cos2x = cos 2 x – sin 2 x = cos 2 x – (1 - cos 2 x) = 2cos 2 x – 1
cos2x = 2cos 2 x – 1, что и требовалось доказать.

Если из полученного равенства выразить cos 2 x, то получим:


cos2x = 2cos 2 x – 1
cos2x+1 = 2cos 2 x
2cos 2 x = cos2x+1
cos 2 x = - еще одна формула понижения степени.

Таким образом, выполняя задания №1 и №2, доказывая тождества, получили еще два варианта формул двойного угла и как следствия из них- формулы понижения степени.

sin2x = 2sinxcosx; cos2x = cos 2 x – sin 2 x;

cos2x = 1 – 2sin 2 x; cos2x = 2cos 2 x – 1

sin 2 x = ; cos 2 x =

Выполним № 21.23 (а ,б) с применением формул понижения степени.

Выполним задание из сборника ЕГЭ Математика. Профильный уровень. Под ред. Ященко.

1) Найдите -25cos2α, если cos α=-0,8


2) Найдите значение выражения: 7

Читайте также: