三角函数公式，平面直角坐标系中定义的函数

定义式

表格参考资料来源：现代汉语词典．

函数关系

倒数关系：①tanαcotα=1；②sinαcscα=1；③cosαcα=1

商数关系：①tanα=sinα/cosα；②cotα=cosα/sinα．

平方关系：①sin^2α+cos^2α=1②1+tan^2α=c^2α；③1+cot^2α=csc^2α

诱导公式

公式一：设α为任意角，终边相同的角的同一三角函数的值相等：

公式二：为α任意角，π+α与的三角函数值之间的关系：

sin（2kπ+α）=sinα（k为整数）

cos(α+k*2π)=cosα（k为整数）

tan(α+k*2π)=tanα（k为整数）

cot(α+k*2π)=cotα（k为整数）

公式三：任意α角与-α的三角函数值之间的关系：

sin(2kπ-α)=-sinα

cos(2kπ-α)=cosα

tan(2kπ-α)=-tanα

cot(2kπ-α)=-cotα

公式四：利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系:

sin[(2k+1)π-α]=sinα

cos[(2k+1)π-α]=-cosα

tan[(2k+1)π-α]=-tanα

cot[(2k+1)π-α]=-cotα

公式五：利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系:

sin(2kπ-α)=-sinα

cos(2kπ-α)=cosα

tan(2kπ-α)=-tanα

cot(2kπ-α)=-cotα

公式六：π/2±α与α的三角函数值之间的关系:

sin(π/2+α)=cosα

cos(π/2+α)=-sinα

tan(π/2+α)=-cotα

cot(π/2+α)=-tanα

sin(π/2-α)=cosα

cos(π/2-α)=sinα

tan(π/2-α)=cotα

cot(π/2-α)=tanα

诱导公式口诀“奇变偶不变，符号看象限”意义：

k×π/2±a(k∈z)的三角函数值

（1）当k为偶数时，等于α的同名三角函数值，前面加上一个把α看作锐角时原三角函数值的符号；

（2）当k为奇数时，等于α的异名三角函数值，前面加上一个把α看作锐角时原三角函数值的符号。

记忆方法一：奇变偶不变，符号看象限：

记忆方法二：无论α是多大的角，都将α看成锐角．

以诱导公式二为例：

若将α看成锐角（终边在第一象限），则π+α是第三象限的角（终边在第三象限），正弦函数的函数值在第三象限是负值，余弦函数的函数值在第三象限是负值，正切函数的函数值在第三象限是正值。这样，就得到了诱导公式二

以诱导公式四为例：

若将α看成锐角（终边在第一象限），则π-α是第二象限的角（终边在第二象限），正弦函数的三角函数值在第二象限是正值，余弦函数的三角函数值在第二象限是负值，正切函数的三角函数值在第二象限是负值。这样，就得到了诱导公式四。

诱导公式的应用：

运用诱导公式转化三角函数的一般步骤：

特别提醒：三角函数化简与求值时需要的知识储备：①熟记特殊角的三角函数值；②注意诱导公式的灵活运用；③三角函数化简的要求是项数要最少，次数要最低，函数名最少，分母能最简，易求值最好。

基本公式

和差角公式

二角和差公式

sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ

sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ

cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ

cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ

tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanαtanβ)

tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ)

cot（α+β）=cotαcotβ-1/cotβ+cotα

cot（α-β）=cotαcotβ+1/cotβ-cotα

证明如图：负号的情况只需要用-β代替β即可．cot(α+β)推导只需把角α对边设为1，过程与tan(α+β)相同．

三角函数公式

三角和公式:

sin（α+β+γ）=sinα·cosβ·cosγ+cosα·sinβ·cosγ+cosα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·sinγ

cos（α+β+γ）=cosα·cosβ·cosγ-cosα·sinβ·sinγ-sinα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·cosγ

tan（α+β+γ）=（tanα+tanβ+tanγ-tanα·tanβ·tanγ）/（1-tanα·tanβ-tanβ·tanγ-tanα·tanγ）

和差化积公式

口诀：正加正，正在前，余加余，余并肩，正减正，余在前，余减余，负正弦．

sinx+siny=2sin((x+y)/2)*cos((x-y)/2)

sinx-siny=2cos((x+y)/2)*sin((x-y)/2)

cosx+cosy=2cos((x+y)/2)*cos((x-y)/2)

cosx-cosy=-2sin((x+y)/2)*sin((x-y)/2)

积化和差公式

sina*cosb=(sin(a+b)+sin(a-b))/2

cosa*sinb=(sin(a+b)-sin(a-b))/2

cosa*cosb=(cos(a+b)+cos(a-b))/2

sina*sinb=-(cos(a+b)-cos(a-b))/2

倍角公式

二倍角公式：sin2αbai=2sinαcosα

tan2αdu=2tanα/(1-tan^zhi2(α))

cos2α=cos^2(α)-sin^2(α)=2cos^2(α)-1=1-2sin^2(α)

三倍角公式sin3α=3sinα-4sin^3 α=4sinα·sin（π/3+α）sin（π/3-α）

cos3α=4cos^3 α-3cosα=4cosα·cos（π/3+α）cos（π/3-α）

tan3α=tan（α）*(-3+tan（α）^2）/(-1+3*tan（α）^2）=tan a · tan（π/3+a）· tan（π/3-a)

证明：

sin3a

=sin(a+2a)

=sin2a·cosa+cos2a·sina

=2sina(1-sina)+(1-2sina)sina

=3sina-4sina

cos3a

=cos(2a+a)

=cos2acosa-sin2asina

=(2cosa-1)cosa-2(1-cosa)cosa

=4cosa-3cosa

sin3a

=3sina-4sina

=4sina(3/4-sina)

=4sina(sin60°+sina)(sin60°-sina)

=4sina×2sin[(60+a)/2]cos[(60°-a)/2]×2sin[(60°-a)/2]cos[60°+a)/2]

=4sinasin(60°+a)sin(60°-a）

cos3a

=4cosa-3cosa

=4cosa(cosa-3/4)

=4cosa(cosa-cos30°)(cosa+cos30°)

=4cosa×2cos[(a+30°)/2]cos[(a-30°)/2]×{-2sin[(a+30°)/2]sin[(a-30°)/2]}

=-4cosasin(a+30°)sin(a-30°)

=-4cosasin[90°-(60°-a)]sin[-90°+(60°+a)]

=-4cosacos(60°-a)[-cos(60°+a)]

=4cosacos(60°-a)cos(60°+a)

上述两式相比可得：

tan3a=tana·tan(60°-a)·tan(60°+a)

四倍角公式

sin4a=-4×[cosa·sina·(2×sina-1)]

cos4a=8cosa-8cosa+1

tan4a=(4tana-4tana)/(1-6tana+tana)

五倍角公式

sin5A=16sinA^5-20sinA^3+5sinA

cos5A=16cosA^5-20cosA^3+5cosA

tan5A=tanA*（5-10*tanA^2+tanA^4）/（1-10*tanA^2+5*tanA^4）

n倍角公式

根据棣莫弗定理，（cosθ+ i sinθ）^n = cos(nθ）+ i sin(nθ）

为方便描述，令sinθ=s，cosθ=c

考虑n为正整数的情形：

cos(nθ）+ i sin(nθ） = (c+ i s)^n = C(n,0)*c^n + C(n,2）*c^(n-2）*(i s)^2 + C(n,4）*c^(n- 4）*(i s)^4 + ... …+C(n,1）*c^(n-1）*(i s)^1 + C(n,3）*c^(n-3）*(i s)^3 + C(n,5）*c^(n-5）*(i s)^5 + ... …=u003e；比较两边的实部与虚部

实部：cos(nθ）=C(n,0)*c^n + C(n,2）*c^(n-2）*(i s)^2 + C(n,4）*c^(n-4）*(i s)^4 + ... …i*

虚部：i*sin(nθ）=C(n,1）*c^(n-1）*(i s)^1 + C(n,3）*c^(n-3）*(i s)^3 + C(n,5）*c^(n-5）*(i s)^5 + ... …

对所有的自然数n：

⒈cos(nθ）：

公式中出现的s都是偶次方，而s^2=1-c^2（平方关系），因此全部都可以改成以c（也就是cosθ）表示。

⒉sin(nθ）：

⑴当n是奇数时：公式中出现的c都是偶次方，而c^2=1-s^2（平方关系），因此全部都可以改成以s（也 就是sinθ）表示。

⑵当n是偶数时：公式中出现的c都是奇次方，而c^2=1-s^2（平方关系），因此即使再怎么换成s，都至少会剩c（也就是 cosθ）的一次方无法消掉。

半角公式

sin²(α/2)=(1-cosα)/2

cos²α/2)=(1+cosα)/2

tan²(α/2)=(1-cosα)/(1+cosα)

sin(α/2)=±[(1-cosα)/2]^(1/2)(正负由α/2所在象限决定）

万能公式

sinα=2tan（α/2）/1+tan^2(α/2)

cosα=(1-tan^(α/2))/(1+tan^(α/2))

tanα=2tan^(α/2)/(1-tan^(α/2))

辅助角公式

asinx＋bcosx＝Sqrt(a²+b²)sin(x+φ),tanφ=b/a.

其它公式

正弦定理

详见词条：正弦定理

在任意△ABC中，角A、B、C所对的边长分别为a、b、c，三角形外接圆的半径为R．则有：a/sinA=b/sinB=c/sinC=2R

正弦定理变形可得：s=1/2absinC=1/2acsinB=1/2bcsinA=abc/4R

a=2RsinA,b=2RsinB,c=2RsinC

a:b:c=sinA:sinB:sinC

余弦定理

详见词条：余弦定理

对于如图所示的边长为a、b、c而相应角为α、β、γ的△ABC，有：

a^2=b^2+c^2-2bc*cosA

b^2=c^2+a^2-2ac*cosB

c^2=a^2+b^2-2ab*cosC

也可表示为：cosA=b^2+c^2-a^2/2bc

cosB=c^2+a^2-b^2/2ca

cosC=a^2+b^2-c^2/2ab

降幂公式

sin²α=[1-cos(2α)]/2

cos²α=[1+cos(2α)]/2

tan²α=[1-cos(2α)]/[1+cos(2α)]

幂级数

c0+c1x+c2x+...+cnx+...=∑cnx (n=0..∞)

c0+c1(x-a)+c2(x-a)+...+cn(x-a)+...=∑cn(x-a) (n=0..∞)

它们的各项都是正整数幂的幂函数, 其中c0,c1,c2,.....及a都是常数，这种级数称为幂级数。

泰勒展开式

泰勒展开式又叫幂级数展开法

实用幂级数：

e= 1+x+x/2!+x/3!+…+x/n!+…,x∈R

ln(1+x)=x-x2/2+x3/3-…+(-1)x/k, x∈(-1,1)

sin x = x-x/3!+x/5!-…+(-1)x/(2k-1)!+…, x∈R

cos x = 1-x/2!+x/4!-…+(-1)x/(2k)!+…, x∈R

arcsin x = x + x/(2×3) + (1×3)x/(2×4×5) + (1×3×5)x/(2×4×6×7)…+(2k+1)!!×x/(2k!!×(2k+1))+…, x∈(-1,1)（!!表示双阶乘）

arccos x = π/2 -[x + x/(2×3) + (1×3)x/(2×4×5) + (1×3×5)x/(2×4×6×7)……], x∈(-1,1)

arctan x = x - x/3 + x/5 -…, x∈(-∞,1)

sinh x = x+x/3!+x/5!+…+x/(2k-1)!+…, x∈R

cosh x = 1+x/2!+x/4!+…+x/(2k)!+…, x∈R

arcsinh x =x - x/(2×3) + (1×3)x/(2×4×5) -(1×3×5)x/(2×4×6×7)…, x∈(-1,1)

arctanh x = x + x/3 + x/5 + …, x∈(-1,1)

在解初等三角函数时，只需记住公式便可轻松作答，在竞赛中，往往会用到与图像结合的方法求三角函数值、三角函数不等式、面积等等。

万能公式

tan(α+β+γ)=(tanα+tanβ+tanγ-tanα·tanβ·tanγ)÷(1-tanα·tanβ-tanβ·tanγ-tanγ·tanα)

傅里叶级数

傅里叶级数又称三角级数

f(x)=a0/2+∑(n=0..∞) (ancosnx+bnsinnx)

a0=1/π∫(π..-π) (f(x))dx

an=1/π∫(π..-π) (f(x)cosnx)dx

bn=1/π∫(π..-π) (f(x)sinnx)dx