三角函数是基本初等函数之一。 常见的三角函数包括正弦函数(sinθ)、余弦函数(cosθ)和正切函数(tanθ)。 现在的高中数学一般只讲这三个函数。 其实还有另外三个函数,就是它们的倒数,余切函数(cotθ=1/tanθ),正割函数(secθ=1/cosθ),余割函数(cscθ=1/sinθ)。 基本公式是两角和(差)、积与差、和与差积、半角和双角公式,都保持不变。 只要巧妙合理地运用这些相同的变换,就可以顺利解决问题。
例子:化简:(1 sinθ cosθ)/(1 sinθ-cosθ) (1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
解析:本题只涉及正余弦函数,有2个分数,可以分块进行乘积和归约; 也可以先分解成一个完整的馏分,再进行产品化和还原。 从1-cosθ和1 cosθ可以想到半角公式,不妨试试看。
为了表达方便,以下顺序α=θ/2 A=(1 sinθ cosθ)/(1 sinθ-cosθ) B=(1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
解Ⅰ:分别化简A和B
将sinθ=2sinαcosα,cosθ=2cos²α-1=1-2sin²α代入A得到:
A=(2cos2α 2sinαcosα)/(2sin2α 2sinαcosα)
=cosα/sinα
=cotα
同理可推导出B=tanα,所以:
原公式=cotα tanα
=(sin2α cos2α)/sinαcosα
=2/sin(2α)
= 2cscθ
解法二:原式直接除法,然后化简
原式=[(1 sinθ-cosθ)2 (1 sinθ cosθ)2]/[( 1 sinθ) 2-cos2θ]
=[2(1 sinθ)2 2cos2θ]/(2sin2θ 2sinθ)
=2/sinθ
=2cscθ
解法三:使用半角公式
因为tan(θ/2)= (1-cosθ)/sinθ= sinθ/(1 cosθ)
根据组合比原理可得:
tan(θ/2)=(1-cosθ sinθ)/(1 cosθ sinθ)
原公式=cot(θ/ 2) tan(θ/2 )=2cscθ
解法四:先将原题中的正余弦函数转化为正弦和余切函数,然后化简
分子除以和 A 的分母同时乘以 sinθ :
A={[(1-cosθ)/sinθ] 1}/{[(1 cosθ)/sinθ] 1}
=( tanα )/(cotα 1 )
=tanα
因此,原公式=cotα tanα=2cscθ