「大学受験数学 三角関数/公式集」の版間の差分

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== 三角関数の定義 ==
xy平面上に半径1の円を考える。この円を単位円という。単位円は方程式<math>yx^2+xy^2=1</math>されす図形である。
 
x軸の正の部分を反時計回りに角度θだけ回転させた半直線が単位円と交わる点の座標を(x,y)とするとき、次で定まる値を角度θの三角関数という。
xy平面上に半径1の円を考える。この円を単位円という。単位円は<math>y^2+x^2=1</math>と表される。
 
:<math>\sin \theta=y,\cos \theta=x,\tan \theta=\frac{y}{x},\cot \theta=\frac{x}{y},\sec \theta=\frac{1}{x},\csc \theta=\frac{1}{y}</math>
単位円上で次のように定める。
<math>\sin \theta=\frac{y}{r},\cos \theta=\frac{x}{r},\tan \theta=\frac{y}{x},\cot \theta=\frac{x}{y},\sec \theta=\frac{r}{x},\csc \theta=\frac{r}{y}</math>それぞれ正弦関数(sine)、余弦関数(cosine)、正接関数(tangent)、余接関数(cotangent)、正割関数(secant)、余割関数(cosecant)と呼ばれる。このうち頻繁に使われるのは、<math>\sin \theta=\frac{y}{r},\cos \theta=\frac{x}{r},\tan \theta=\frac{y}{x}</math>の3種類である。
 
<math>\sin \theta=\frac{y}{r},\cos \theta=\frac{x}{r},\tan \theta=\frac{y}{x},\cot \theta=\frac{x}{y},\sec \theta=\frac{r}{x},\csc \theta=\frac{r}{y}</math>それぞれ正弦関数(sine)、余弦関数(cosine)、正接関数(tangent)、余接関数(cotangent)、正割関数(secant)、余割関数(cosecant)の頭文字を呼ばれったものである。このうち頻繁に使われるのは、<math>\sin \theta=\frac{y}{r},\cos \theta=\frac{x}{r},\tan \theta=\frac{y}{x}</math>の3種類であり、以下ではこれらの間に成り立つ公式を記す他の3種についても、定義から明らかに成り立つ関係式
== 覚えるべき三角関数の値 ==
 
:<math>\cot \theta = \frac{1}{\tan\theta},\sec \theta = \frac{1}{\cos\theta}, \csc \theta = \frac{1}{\sin\theta}</math>
 
を以下に記す公式と組み合わせることで各種公式を導くことができるが、ここでは省略する。
 
== 覚えるべき有名な三角関数の値 ==
<math>\sin 0^\circ=0,\cos 0^\circ=1,\tan 0^\circ=0</math><br>
<math>\sin 30^\circ=\frac{1}{2},\cos 30^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2},\tan 30^\circ=\frac{1}{\sqrt{3}}</math><br>
<math>\sin 45^\circ=\frac{\sqrt{2}}{2},\cos 45^\circ=\frac{\sqrt{2}}{2},\tan 45^\circ=1</math><br>
<math>\sin 60^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2},\cos 60^\circ=\frac{1}{2},\tan 60^\circ=\sqrt{3}</math><br>
<math>\sin 90^\circ=1,\cos 90^\circ=0,\tan 90^\circ=\infty</math><br>
 
== 三角関数の基本的性質 ==
56 ⟶ 62行目:
 
== 半角公式 ==
半角公式は次数を下げるために用いられる。
 
<math>\sin^2 \alpha=\frac{1}{2}(1 - \cos 2\alpha)</math><br>
<math>\cos^2 \alpha=\frac{1}{2}(1 + \cos 2\alpha)</math><br>
71 ⟶ 75行目:
<math>\cos^2 \alpha=\frac{1}{2}(1 + \cos 2\alpha)</math><br>
 
=== 半角公式の使用例 ===
<math>\sin 2\alpha=2\sin \alpha \cos \alpha</math><br>
半角公式はしばしば次数を下げるために用いられる。たとえば、
<math>\sin \alpha \cos \alpha=\frac{1}{2}\sin 2\alpha</math><br>
 
<math>\int \sin^2 x \,dx=\int \frac{1}{2}(1-\cos 2x)\,dx=\frac{1}{2}\left(x-\frac{\sin 2x}{2}\right)+C=\frac{1}{4}(2x-\sin 2x)+C</math>
 
== 和積変換公式 ==
116 ⟶ 122行目:
 
== 三分の一倍角の公式 ==
<math>\sin^3 \alpha=\frac{1}{4}(3\sin \alpha - \sin 3\alpha)</math><br>
<math>\cos^3 \alpha=\frac{1}{4}(3\cos \alpha + \cos 3\alpha)</math><br>
 
=== 三分の一倍角の公式の証明 ===
<math>\sin 3\alpha=-4sin^3 \alpha + 3\sin \alpha</math><br>
<math>\sin 3\alpha - 3\sin \alpha=-4sin^3 \alpha</math><br>
<math>\sin^3 \alpha=\frac{1}{4}(3\sin \alpha - \sin 3\alpha)</math><br>
 
<math>\cos 3\alpha=4\cos^3 \alpha - 3\cos \alpha</math><br>
<math>\cos 3\alpha + 3\cos \alpha=4\cos^3 \alpha</math><br>
<math>\cos^3 \alpha=\frac{1}{4}(3\cos \alpha + \cos 3\alpha)</math><br>
 
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