三角恒等式

两角和与差

内容
证明
取直角坐标系,作 单位圆;取一点A,连接OA,与X轴的夹角为α; 取一点B,连接OB,与X轴的夹角为β, 则OA与OB的夹角即为α-β
∵A(cosα,sinα),B (cosβ,sinβ),O(0,0)
OA=(cosα,sinα), OB=(cosβ,sinβ)( 向量
∴OA·OB=|OA| |OB| cos (α-β) =cos α cos β + sin α sin β
∵|OA| = |OB| = 1
∴cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ
取β=-β,可得cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ
以上内容来自: [3] 

和差化积

积化和差

二倍角公式

三倍角公式

sin(3α) = 3sinα-4sin^3α = 4sinα·sin(60°+α)sin(60°-α)
cos(3α) = 4cos^3α-3cosα = 4cosα·cos(60°+α)cos(60°-α)
tan(3α) = (3tanα-tan^3α)/(1-3tan²α) = tanαtan(π/3+α)tan(π/3-α)
cot(3α)=(cot^3α-3cotα)/(3cot²α-1)

n倍角公式

根据欧拉公式(cosθ+isinθ)^n=cosnθ+isinnθ
将左边用二项式定理展开分别整理实部和虚部可以得到下面两组公式
sin(nα)=ncos^(n-1)α·sinα-C(n,3)cos^(n-3)α·sin^3α+C(n,5)cos^(n-5)α·sin^5α-…
cos(nα)=cos^nα-C(n,2)cos^(n-2)α·sin^2α+C(n,4)cos^(n-4)α·sin^4α

半角公式

sin(α/2)=±√[(1-cosα)/2]
cos(α/2)=±√[(1+cosα)/2]
tan(α/2)=±√[(1-cosα)/(1+cosα)]=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα=cscα-cotα
cot(α/2)=±√[(1+cosα)/(1-cosα)]=(1+cosα)/sinα=sinα/(1-cosα)=cscα+cotα
sec(α/2)=±√[(2secα/(secα+1)]
csc(α/2)=±√[(2secα/(secα-1)]

辅助角公式

公式:
 
(其中 φ满足
   
   

万能公式

sina=[2tan(a/2)]/[1+tan²(a/2)]
cosa=[1-tan²(a/2)]/[1+tan²(a/2)]
tana=[2tan(a/2)]/[1-tan²(a/2)]

降幂公式

sin²α=[1-cos(2α)]/2
cos²α=[1+cos(2α)]/2
tan²α=[1-cos(2α)]/[1+cos(2α)]

三角和

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-tanγ·tanα)

幂级数

c0+c1x+c2x2+...+cnxn+...=∑cnxn (n=0..∞)
c0+c1(x-a)+c2(x-a)2+...+cn(x-a)n+...=∑cn(x-a)n (n=0..∞)
它们的各项都是 正整数幂的 幂函数, 其中c0,c1,c2,...cn...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
f(x)=f(a)+f'(a)/1!*(x-a)+f''(a)/2!*(x-a)2+...+f(n)(a)/n!*(x-a)n+…
实用幂级数:
e x = 1+x+x 2/2!+x 3/3!+…+x n/n!+…,x∈ R
ln(1+x)=x-x 2/2+x 3/3-…+(-1) k-1x k/k, x∈(-1,1)
sin x = x-x 3/3!+x 5/5!-…+(-1) k-1x 2k-1/(2k-1)!+…, x∈ R
cos x = 1-x 2/2!+x 4/4!-…+(-1) kx 2k/(2k)!+…, x∈ R
arcsin x = x + x 3/(2*3) + (1*3)x 5/(2*4*5) + (1*3*5)x 7/(2*4*6*7)…+(2k+1)!!*x 2k+1/(2k!!*(2k+1))+…, x∈(-1,1)(!!表示双阶乘)  [4]  
arccos x = π/2 -[x + x 3/(2*3) + (1*3)x 5/(2*4*5) + (1*3*5)x 7/(2*4*6*7)……], x∈(-1,1)
arctan x = x - x 3/3 + x 5/5 -…, x∈(-∞,1)
sinh x = x+x 3/3!+x^/5!+…+x 2k-1/(2k-1)!+…, x∈ R
cosh x = 1+x 2/2!+x^ 4/4!+…+x 2k/(2k)!+…, x∈ R
arcsinh x =x - x 3/(2*3) + (1*3)x 5/(2*4*5) -(1*3*5)x 7/(2*4*6*7)…, x∈(-1,1)
arctanh x = x + x 3/3 + x 5/5 + …, 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。

傅里叶级数

傅里叶级数 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

数学·统计学系列:三角级数论 作 者: (英)哈代 ,(英)罗戈辛斯基 著,徐瑞云 ,王斯雷 译 出版时间:2013 丛编项: 数学·统计学系列 内容简介   《数学·统计学系列:三角级数论》以现代的观点简明而完整地讲述傅里叶级数的基础理论,全书共分7章。第1章讲述预备性知识;第2,3章讲傅里叶级数的性质;第4章讲傅里叶级数的收敛性及其判别法;第5章、第6章讲傅里叶级数的求和法及其应用;最后一章讲一般的三角级数。另有一个附录。对全书主要内容的来源作了一个综述。 目录 第1章 通论 1.1 三角级数 1.2 三角级数与调和函数 1.3 Fourier三角级数 1.4 测度和积分 1.5 1p类 1.6 1p空间及其度量 1.7 1p中的收敛 (强收敛) 1.8 两个周期函数的折合 1.9 12中的直交系 1.1 0直交系的例子 1.1 1一些进一步的知识 第2章 Hi1bert空间中的Fourier级数 2.1 L2中一般的Fourier级数 2.2 Riesz-Fischer定理 2.3 完备系和Parseva1定理 2.4 Mercer定理 2.5 封闭性和完备性 2.6 三角函数系的完备性 2.7 三角级数的Parseval定理和Riesz-Fischer定理 2.8 关于其他函数系的一些定理 2.9 Weierstrass定理 第3章 Fourier三角级数的其他性质 3.1 Fourier常数的简单性质 3.2 Riemann-1ebesgue定理 3.3 几个简单不等式 3.4 Fourier常数的数量级 3.5 有界变差函数 3.6 几个基本公式 3.7 一个特殊的三角级数 3.8 Fourier级数的积分 3.9 一个基本的收敛定理 3.1 0具有递降系数的级数 3.1 1 具有递降系数的级数 (续) 3.1 2 Gibbs现象 第4章 Fourier级数的收敛性 4.1 引言 4.2 Fourier级数的收敛问题 4.3 在一点的连续条件 4.4 Dini判别法 4.5 有界变差函数:Jordan判别法 4.6 1ebesgue判别法 4.7 一致收敛的其他判别法 4.8 共轭级数 4.9 共轭级数的收敛问题 4.1 0共轭级数的收敛判别法 4.1 1 sn (瑁┖蛃n (瑁┑氖?考叮 4.1 2在连续点的发散性 4.1 3就范直交系的1ebesgue函数 4.1 4三角函数系 (T)的1ebesgue常数 第5章 Fourier级数的求和 5.1 引言 5.2 线性的正则求和法 5.3 (C,1)求和法以及A-求和法 5.4 K-求和法及其核 5.5 Fourier级数在连续点或跳跃点的求和 5.6 几乎处处可求和 5.7 Fourier级数的 (C,1)求和 5.8 共轭级数的 (C,1)求和 5.9 A求和 5.1 0共轭级数的A求和 5.1 1定理70至定理76的一些应用 5.1 2 Fourier级数的导级数 第6章 第5章 定理的应用 6.1 引言 6.2 一个几乎处处发散的Fourier级数 6.3 具有正系数的Fourier级数 6.4 Ko1mogoroff的另一定理 6.5 Fourier级数的强性求和 6.6 其他求和法 6.7 应用 6.8 共轭函数的存在性 6.9 Fourier级数的收敛因子 6.10 Kuttner定理 第7章 一般三角级数 7.1 通论 7.2 收敛的三角级数的系数 7.3 Riemann求和法 7.4 连续函数的广义二阶导数 7:5关于凸函数的一个定理 7.6 Cantor定理和du Bois-Reymond定理 7.7 无界函数,dela Vallé;e-Poussin定理 7.8 更一般的情形 附录 编辑手记
<think>嗯,用户想用Wolfram批量验证三角恒等式,我需要详细想一下步骤。首先,Wolfram有两种主要工具,Mathematica和Wolfram Alpha。用户可能需要知道两者的不同方法。 对于Mathematica用户,可能需要用脚本处理多个恒等式。比如,用For循环或者Table来遍历列表,每个恒等式用PossibleZeroQ或者Simplify来验证。例如,用户可能有一个列表,里面包含Sin[x]^2 + Cos[x]^2 ==1这样的式子,需要逐个检查。不过PossibleZeroQ有时候可能会有误判,可能需要结合Expand或者TrigReduce这样的函数来预处理,提高准确性。 然后是Wolfram Alpha的情况。用户如果是通过网页或API访问的话,可能需要用自然语言输入多个等式,但批量处理可能不太方便。可能需要编写脚本调用API,每个请求处理一个恒等式,然后解析返回的结果。但免费版可能有访问限制,这点需要提醒用户。 另外,用户可能需要示例代码。比如在Mathematica中写一个函数,接受恒等式列表,返回验证结果。代码结构大概是:定义函数,用Map或Table遍历列表,对每个等式应用PossibleZeroQ,然后输出哪些正确哪些错误。还要注意处理两边相减的情况,比如用lhs - rhs是否等于零来判断。 另外,用户可能遇到的问题包括:特殊变量的处理,比如定义域的问题,或者恒等式在某些条件下成立。这时候可能需要指定变量范围或者添加假设,比如用Assuming和Simplify结合。或者使用TrigExpand这样的函数来展开表达式。 还要考虑效率问题,如果批量处理很多式子,可能需要优化代码,比如并行计算或者分批次处理。或者使用Quiet函数来抑制警告信息,保持输出的整洁。 最后,生成相关问题时要考虑用户可能的后续需求,比如性能优化、处理复杂恒等式的方法,或者与其他工具的比较,比如Matlab或SymPy。这些都能帮助用户进一步探索。</think>以下是如何使用Wolfram工具批量验证三角恒等式的分步操作方法: ### 一、Wolfram Mathematica方法 1. **基本验证函数**: ```mathematica ValidateIdentity[identity_] := Module[{lhs, rhs}, {lhs, rhs} = identity; FullSimplify[lhs - rhs] == 0 ] ``` 2. **批量验证示例**: ```mathematica identities = { {Sin[x]^2 + Cos[x]^2, 1}, {Sin[2x], 2 Sin[x] Cos[x]}, {Cos[x + y], Cos[x] Cos[y] - Sin[x] Sin[y]} }; results = ValidateIdentity /@ identities ``` 3. **增强验证方法**(处理复杂恒等式): ```mathematica EnhancedValidate[expr_] := Quiet@With[{simplified = TrigReduce[expr]}, PossibleZeroQ[simplified] || simplified === 0 ] TrigIdentityQ[lhs_ == rhs_] := EnhancedValidate[lhs - rhs] ``` ### 二、Wolfram Alpha方法 1. **网页版批量验证**: 在输入框使用分号分隔多个表达式: ``` Sin[x]^2 + Cos[x]^2 = 1; tan(x) = sin(x)/cos(x); sin(2x) = 2sinx cosx ``` 2. **API调用示例**(需要Wolfram Cloud账户): ```mathematica CloudEvaluate[WolframAlpha[# <> " equivalent?", "Result"], TimeConstraint -> 30] & /@ {"sin(x)^2 + cos(x)^2", "tan(x+y)"} ``` ### 三、注意事项 1. 对于条件恒等式(如$\tan x = \sin x/\cos x$),需添加排除条件:$x \neq \frac{\pi}{2}+k\pi$[^1] 2. 使用`TrigReduce`处理乘积形式的表达式更有效 3. 结合`Assuming`处理有定义域限制的恒等式: ```mathematica Assuming[x ∈ Reals, TrigReduce[Sin[x]^2 + Cos[x]^2]] ```
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