Как найти вторую половину угла

Что такое формулы половинного угла в тригонометрии

определение

Формулами половинного угла называют выражение синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла α/2 через тригонометрическую функцию данного угла α.

Перечислим их:

  • (sin^2left(fracalpha2right)=frac{1-cosleft(alpharight)}2), где (alpha) — любой угол;
  • (cos^2left(fracalpha2right)=frac{1+cosleft(alpharight)}2), где (alpha) — любой угол;
  • (tan^2left(fracalpha2right)=frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)}), где (alphaneqmathrmpi+2mathrmpitimesmathrm z)  (z — любое целое число);
  • (cot^2left(fracalpha2right)=frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)}), где (alphaneq2mathrmpitimesmathrm z) (z — любое целое число).

Все формулы половинного угла даны для вычисления квадрата функции. Выражение решается до конца с помощью нахождения арифметического квадратного корня, т.е.:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

  • (sinleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1-cosleft(alpharight)}2});
  • (cosleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1+cosleft(alpharight)}2});
  • (tanleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)}});
  • (cotleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)}}).

Знак, стоящий перед ответом, обозначает координатную четверть, в которой находится угол (fracalpha2. )

График:

График

 

Доказательство формул половинного угла

Данное доказательно основано на формулах косинуса двойного угла:

(cosleft(alpharight)=1-2timessin^2fracalpha2;)

(cosleft(alpharight)=2timescos^2(fracalpha2)-1.)

И основных тригонометрических тождествах:

(tanleft(fracalpha2right)=frac{sinleft({displaystylefracalpha2}right)}{cosleft({displaystylefracalpha2}right)};)

(cotleft(fracalpha2right)=frac{cosleft(fracalpha2right)}{sinleft(fracalpha2right)}.)

Вывод с доказательством через синус, косинус, тангенс и котангенс

Для доказательства формул синуса и косинуса половинного угла используем формулы косинуса двойного угла.

Решим первое равенство относительно (sin^2left(fracalpha2right)) для выведения синуса

Решим второе уравнение относительно (sin^2left(fracalpha2right)) для выведения косинуса.

Перейдем к приведению тангенса и котангенса половинного угла через тригонометрические тождества.

(tan^2left(fracalpha2right)=frac{sin^2left({displaystylefracalpha2}right)}{cos^2left(fracalpha2right)}=frac{displaystylefrac{1-cosleft(alpharight)}2}{displaystylefrac{1+cos(alpha)}2}=frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)} )

(cot^2left(fracalpha2right)=frac{cos^2left({displaystylefracalpha2}right)}{sin^2left(fracalpha2right)}=frac{displaystylefrac{1+cosleft(alpharight)}2}{displaystylefrac{1-cos(alpha)}2}=frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)})

ЧТД.

Пример задачи с решением

Задача 1

Косинус угла в 30 градусов равен (frac{sqrt3}2.)

Найдите косинус угла в 15 градусов.

Решение

Воспользуемся формулой половинного угла для косинуса. Получим:

(cos^2left(15^circright)=frac{1+cosleft(30^circright)}2=frac{1+{displaystylefrac{sqrt3}2}}2=frac{2+sqrt3}4.)

Угол в 15 градусов находится в первой координатной четверти. Следовательно, его косинус будет являться положительным. 

Ответ:

(cosleft(15^circright)=sqrt{frac{2+sqrt3}4}=frac{sqrt{2+sqrt3}}2.)

Формулы половинного угла (половинного аргумента) – это часть от всех основных тригонометрических формул. Они выражают функции синус, косинус, тангенс, котангенс угла `frac{alpha}2` через эти ж функции аргумента `alpha`. Они, можно сказать, противоположны формулам двойного угла. Ниже приведены все формулы половинных углов, их вывод, а также примеры решения задач с их использованием.

Список всех формул половинного угла

Их можно встретить записанными в двух видах. В первом каждая из тригонометрических функций выражается через радикал:

`sin frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}`
`cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`
`tg frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}}=` `frac {sin alpha}{1+cos alpha}=frac {1-cos alpha}{sin alpha}`
`ctg frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}}=` `frac {sin alpha}{1-cos alpha}=frac {1+cos alpha}{sin alpha}`

Знак «+» или «-» перед корнями зависит от того, в какую из координатных четвертей попадает угол `frac{alpha}2`.

Во втором варианте имеем дело с квадратами тригонометрических функций половинного угла:

`sin^2 frac alpha 2=frac {1-cos alpha}2`
`cos^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}2`
`tg^2 frac alpha 2=frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}`
`ctg^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}`

Формула синуса и косинуса половинного угла имеет место при любом угле `alpha`.

Формула тангенса половинного угла справедлива для тех углов `alpha`, при которых определен `tg frac alpha 2`, то есть при ` alphanepi+2pi n, n in Z`.

Формула котангенса выполняется для тех `alpha`, при которых определен `ctg frac alpha 2`, то есть при ` alphane 2pi n, n in Z`.

С помощью следующего набора формул можно выразить каждую из тригонометрических функций угла `alpha` через тангенс половинного угла.

`sin alpha= frac{2tgfrac{alpha}{2}}{1 + tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alphane pi +2pi n, n in Z`
`cos alpha= frac{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}}{1 + tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi +2pi n, n in Z`
`tg alpha= frac{2tgfrac{alpha}{2}}{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi +2pi n, n in Z,` ` alpha ne frac{pi}{2}+ pi n, n in Z`
`ctg alpha = frac{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}}{2tgfrac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi n, n in Z,` `alpha ne pi + 2pi n, n in Z`

Вывод формул половинного угла

Формула косинуса и синуса половинного угла выводится из формул косинуса двойного угла `cos 2alpha=1-2 sin^2 alpha` и `cos 2alpha=2 cos^2 alpha-1`. Запишем их в следующем виде: `cos alpha=1-2 sin^2 frac alpha 2` и `cos alpha=2 cos^2 frac alpha 2-1`. Выразив из первого равенства ` sin frac alpha 2` получим `sin frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}`. Аналогично разрешив второе равенство относительно ` cos frac alpha 2` в результате будем иметь `cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`.

Формулы тангенса и котангенса половинного угла можно вывести, используя определения этих функций в виде `tg frac alpha 2=frac{sinfrac alpha 2}{cos frac alpha 2}` и `ctg frac alpha 2=frac{cos frac alpha 2}{sin frac alpha 2}`, а также две уже доказанные выше формулы для синуса и косинуса.

В результате будем иметь: `tg frac alpha 2=frac{sinfrac alpha 2}{cos frac alpha 2}=` `frac{pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}}{pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}}=` `pm sqrt{frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}}` и `ctg frac alpha 2=frac{cosfrac alpha 2}{sin frac alpha 2}=` `frac{pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}}{pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}}=` `pm sqrt{frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}}`.

Примеры использования при решении задач

Пример 1. Найти `cos 15^circ`, если известно, что `cos 30^circ=frac{sqrt3}2`.

Решение. Формула половинного угла для тригонометрической функции косинус имеет вид `cos^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}2`. Подставив известные значения, имеем `cos^2 15^circ=frac {1+cos 30^circ}2=` `frac{1+frac{sqrt3}2}2=frac{2+sqrt3}4`. Имея значение `cos^2 15^circ`, найдем `cos 15^circ`. Поскольку угол 15 градусов лежит в первой координатной четверти, а косинус в этой четверти имеет знак «+», то `cos 15^circ=sqrt{frac{2+sqrt3}4}=` `frac{sqrt{2+sqrt3}}2`.

Ответ. `cos 15^circ=frac{sqrt{2+sqrt3}}2`.

Пример 2. Вычислить значение выражения `4cos frac {alpha}2+2cos alpha+5`, если `cos alpha=frac {1}8`.

Решение. Используя ту же формулу, что и в первом примере (`cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`) и известное значение косинуса, упростим выражение: `4sqrt{frac {1+cos alpha}2}+2cos alpha+5=4sqrt{frac {1+frac {1}8}2}+2 cdot frac {1}8+5=` `4sqrt{frac {9}16}+frac{1}4+5=8frac{1}4`.

Ответ. `4cos frac {alpha}2+2cos alpha+5=8frac{1}4`.

Еще несколько примеров с подробным объяснением посмотрите на видео:

В большинстве случаев формулы половинного угла используются при преобразовании тригонометрических выражений.

Материалы по теме:

  • Тригонометрические формулы: косинус, синус и тангенс двойного угла
  • Формулы понижения степени в тригонометрии: вывод и примеры
  • Все формулы по тригонометрии
  • Формулы приведения тригонометрических функций

Загрузка…

Определение и формулы половинного угла

Формулы половинного угла (аргумента) представляют собой противоположность формулам двойного угла, так как они выражают синус, косинус, тангенс и котангенс угла [frac{alpha}{2}] при помощи тригонометрических функций угла [a].

Дальше в статье, мы рассмотрим доказательства этих формул, а также примеры их решений.

У этих формул есть ещё одно название, их также называют «формулами понижения степени». Причины такого название кроется в том, что в части слева находится вторая степень синуса и косинуса, а в части справа первая, что означает степень понизилась, но не забывайте, что степени снижается, а аргумент удваивается.

Формулы половинного угла: примеры

Давайте рассмотрим основные тригонометрические формулы половинного угла в тригонометрии.

[
sin ^{2} frac{alpha}{2}=frac{1-cos alpha}{2}
]

[
cos ^{2} frac{alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{2}
]

[
tan ^{2} frac{alpha}{2}=frac{1-cos alpha}{1+cos alpha}
]

[
cot ^{2} frac{alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{1-cos alpha}
]

Формулы, применяемые как для синуса, так и косинуса половинного угла не зависит от заданного значения угла α.  Для тангенса в независимости от угла α определяется следующим видом [tan frac{alpha}{2}], где значение  угла a≠π+2π•z, а значение z равняется любому целому числу. Значение выражения 1+cosα не должно быть равно нулю. Формула котангенса угла будет считаться верной, если любой угол α, где имеет место быть половинный угол α в тригонометрии, принимает следующий вид α ≠2π•z.

Самыми важными тригонометрическими формулами половинного угла являются тригонометрических функций с квадратами, которые могут быть выведены и через положительные, и отрицательное значение арифметического квадратного корня. Получаются следующие формулы половинного угла:

[
frac{sin sin alpha}{2}=pm frac{sqrt{1-cos alpha}}{sqrt{2}}, frac{cos cos alpha}{2}=pm frac{sqrt{1+cos alpha}}{sqrt{2}}, quad tan frac{alpha}{2}=frac{sqrt{1-cos alpha}}{sqrt{1+cos alpha}}, cot frac{alpha}{2}=frac{sqrt{1+cos alpha}}{sqrt{1-cos alpha}}
]

Знак «-» свидетельствуют о том, что тригонометрическая функция определяется четвертью угла [frac{alpha}{2}]

Доказательство тригонометрических функций половинного угла

Доказательство тригонометрических формул половинного угла строится на основании формулы косинуса двойного угла [cos alpha=1-2 times frac{alpha}{2}] и [cos alpha=2 times frac{alpha}{2}-1]. Упростим первое выражение по [frac{alpha}{2}], придем к формуле половинного угла в тригонометрии [frac{alpha}{2}=frac{1-cos alpha}{2}], упростим по тому принципу второе выражение [frac{alpha}{2}], получаем выражение [frac{alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{2}].

Для доказательства формул половинного угла для тангенса и котангенса угла [frac{alpha}{2}] применим основное тригонометрическое тождество:

[
frac{cot ^{2} alpha}{2}=frac{frac{alpha}{2}}{frac{alpha}{2}}=frac{frac{1-cos alpha}{2}}{frac{1+cos alpha}{2}}=frac{1+cos alpha}{1-cos alpha} text { и }frac{tan ^{2} alpha}{2}=frac{frac{alpha}{2}}{frac{alpha}{2}}=frac{frac{1-cos alpha}{2}}{frac{1+cos alpha}{2}}=frac{1-cos alpha}{1+cos alpha}
]

В основное тригонометрическое тождество нужно подставить тригонометрические формулы половинного угла косинуса и синуса, доказанные выше. При подстановке получаем выражение следующего вида:

[
frac{tan ^{2} alpha}{2}=frac{frac{alpha}{2}}{frac{alpha}{2}}=frac{frac{1-cos alpha}{2}}{frac{1+cos alpha}{2}}=frac{1-cos alpha}{1+cos alpha}
]

[
frac{cot ^{2} alpha}{2}=frac{frac{alpha}{2}}{frac{alpha}{2}}=frac{frac{1-cos alpha}{2}}{frac{1+cos alpha}{2}}=frac{1+cos alpha}{1-cos alpha}
]

Посмотрим применение форму тригонометрического половинного угла на решение примеров.

Рассмотрим первое задание.

Найдите cos15°, если известно, что [cos 30^{circ}=frac{sqrt{3}}{2}].

Решение данного задания.

Воспользуемся формулой половинного угла для функции косинус в тригонометрии имеет следующий вид [frac{cos ^{2} alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{2}].

Подставим значения, которая известная, в указанную тригонометрическую формулу:

[15^{circ}=frac{1+cos 30^{circ}}{2}=frac{1+frac{sqrt{3}}{2}}{2}=frac{2+sqrt{3}}{4}]

Так как у нас имеется значение 15°, найдем cos15°. 

Так как угол 15° находится в первой координатной четверти, а косинус там имеет положительное значение, то [cos 15^{circ}=frac{sqrt{2+sqrt{3}}}{sqrt{4}}=frac{sqrt{2+sqrt{3}}}{2}]

Ответ: [cos 15^{circ}=frac{sqrt{2+sqrt{3}}}{2}]

Нет времени решать самому?

Наши эксперты помогут!

Рассмотрим ещё одно задание.

Необходимо вычислить значение указанного выражения [frac{4 cos alpha}{2}+2 cos alpha+5], где [cos alpha=frac{1}{8}].

Решение:

Нужно использовать  ту же самую формулу, которую применяли в первом примере [frac{cos alpha}{2}=pm frac{sqrt{1+cos alpha}}{sqrt{2}}]. Подставим значение косинуса, упростим данное выражение:

[
frac{4 sqrt{1+cos alpha}}{sqrt{2}}+2 cos alpha+5=frac{4 sqrt{1+frac{1}{8}}}{sqrt{2}}+2 times frac{1}{8}+5=frac{4 sqrt{9}}{sqrt{16}}+frac{1}{4}+5=8 frac{1}{4}
]

Ответ: [frac{4 cos alpha}{2}+2 cos alpha+5=8 frac{1}{4}].

Применяя формулы тригонометрического половинного угла, нужно учитывать, что угол может быть и нестандартного вида a2 и a, а его нужно будет привести к такому стандартному виду. Главным пунктом является то, что аргумент в правой части должен быть в два раза больше, чем в левой. В противном случае применить формулу не получится.

Если тождество записано в таком виде [7 alpha=frac{1-cos 14 alpha}{2}] или [frac{5 a}{17}=frac{1-frac{cos cos 10 alpha}{17}}{2}], то формулу применять можно.

Для того чтобы научиться правильно преобразовать и применять описанные выше формулы, нужна пристально изучить тему функции тригонометрических выражений. Не каждое выражение поддается преобразованию. И особое внимание нужно обратить на то, что значение углов тригонометрических функций зависит от их нахождения в разных четвертях для определения положительного и отрицательного знака выражения.

ВИДЕО УРОК

Синус, косинус, тангенс и котангенс половины угла.

Формулы деления аргумента пополам выражают тригонометрические функции
половинного аргумента 
α/2  через
тригонометрические функции аргумента 
α.

Синус половины
угла равен плюс или минус квадратному корню из полуразности между единицей и
косинусом целого числа.

Рассмотрим соотношения

В результате почленного вычитания получим:

откуда

ПРИМЕР:

Вычислите  sin α/2, если

cos α = – 4/5  и  180° < α < 270°.

РЕШЕНИЕ:

По формуле

Находим

Учитывая, что  sin α/2 ˃ 0  при 

180°
< α <
270°, то есть 

90° < α/2 < 135°, получим

ОТВЕТ

sin
α/2 0,948683.

ПРИМЕР:

Найдём  sin 15°  без таблицы:

РЕШЕНИЕ:

ОТВЕТ:

Косинус половины угла
равен плюс или минус квадратному корню из полусуммы единицы и косинуса целого
числа.

Складывая почленно равенства

будем иметь:

откуда

ПРИМЕР:

Найдём

sin
 α/2, cos
 α/2,

если

cos
α = 0,8
 
и 
0 < α < π/2.

РЕШЕНИЕ:

Угол 
α/2  находится в 
I  четверти, поэтому 

sin  α/2 ˃ 0, cos α/2 ˃ 0.

ОТВЕТ:

sin
α/2 ≈ 0,316,

cos
α/2  ≈ 0,949.

Тангенс половины угла равен плюс или минус корню квадратному из дроби,
числитель которой есть разность между единицей и косинусом целого угла, а
знаменатель есть сумма единицы и косинуса целого угла.

Разделим почленно равенство

на равенство

получим:

ПРИМЕР:

Найдём значение  tg 112°30ʹ  без
таблиц
.

РЕШЕНИЕ:

ОТВЕТ:

tg 112°30ʹ = –1 – √͞͞͞͞͞2.   


Котангенс половины угла равен плюс или минус корню квадратному из дроби,
числитель которой есть сумма между единицей и косинусом целого угла, а
знаменатель есть разность единицы и косинуса целого угла.

ПРИМЕР:

Даноcos α = 49/81.

Найтиsin  α/2, cos
 α/2.

РЕШЕНИЕ:

Имеем:

ПРИМЕР:

Найти  tg  α/2, если  

cos
α = 0,8
 
и 
0 < α < π/2.

РЕШЕНИЕ:

По формуле

находим:

tg  α/2 ˃
0, так как половина острого угла – угол острый, а тангенс острого угла
положительный
.

Если
бы, например угол 
α  находился в промежутке между  270°  и  360°, то  cos α  был бы
так же положительным, но тангенс половины этого угла уже был бы отрицательным,
так как

135° < α/2
<
180°,

то есть подвижной радиус, соответствующий углу  α/2, расположился бы во второй четверти, поэтому перед корнем в формуле

надо
взять знак минус.

Последний пример поясняет смысл двух знаков  ±  перед
радикалом в формулах

Знаки
плюс или минус берутся в соответствии с тем, в какой четверти расположится
подвижной радиус половины угла.

Если
же величина угла 
α, а
следовательно, и 
α/2  неизвестны, то перед радикалом ставим оба
знака.

Для
тангенса половинного угла можно вывести ещё две формулы.

Если в равенстве

помножить числитель и знаменатель правой части на  2 sin  α/2, то получим:

Но
так как

2 sin2 α/2 = 1
cos α, а 

2 sin α/2 cos α/2 = sin α, то

Если же числитель и знаменатель правой части равенства

помножить
на 
2 cos α/2, а
затем воспользоваться формулами

2 sin α/2 cos α/2 = sin α,

2 cos2 α/2 = 1
+
cos α

получим:

Применим полученные формулы к предыдущему примеру. Имеем:  cos α = 0,8. Пусть угол  α – острый. Тогда

откуда по формуле

находим:

По формуле

получим:

Пусть угол  α  заключён между  270°  и  360°, тогда  cos α = +0,8, но  sin α = 0,6, и для  tg  α/2  получим:

по другой формуле:

Формулы

были
выведены из таких тождеств:

2 sin2 α/2 = 1
cos α,

2 cos2 α/2 = 1
+
cos α.

Эти
тождества

1 – cos α = 2
sin2 α/2,

1 + cos α = 2
cos2 α/2.

полезно
помнить, так как ими часто приходится пользоваться при различных
преобразованиях. Эти формулы связывают тригонометрические функции углов, из
которых один вдвое больше другого.

ПРИМЕР:

Привести к простейшему
виду выражение

РЕШЕНИЕ:

Пользуясь формулой

1 + cos 2α = 2 cos2 α

имеем:

ПРИМЕР:


Привести к простейшему
виду выражение

РЕШЕНИЕ:

Пользуясь формулой

sin 2α = 2
sin α cos α

имеем:

ПРИМЕР:


Доказать справедливость
равенства

РЕШЕНИЕ:


Преобразуем левую часть:

а это – правая часть.


Аналогично можно вывести
формулы и для 
ctg  α/2.

Выражение тригонометрических функций угла через тангенс половины этого угла.

Все тригонометрические функции любого угла выражаются
рационально
(с
помощью действий сложения, вычитания, умножения, деления и возведения в целую
степень
) через тангенс половины этого
угла
.

Имеем:

sin α = 2 sin α/2 cos α/2.

Разделим правую часть на

sin2 α/2 + cos2 α/2,

получим:

Числитель и знаменатель правой части делим
на 
cos2 α/2, получим:

Точно
так же, разделив правую часть тождества

cos
α
= cos
2
α/2sin2
α/2

на  sin2 α/2 + cos2 α/2, получим:

Разделим числитель и знаменатель правой части
на 
cos2 α/2, будем иметь:

и, наконец,

Так как значения функций  sес α  и  cosес α  обратны
по величине соответственным значениям функций 
cos α  и  sin α, то они также рационально
выражаются через 
tg  α/2.

Задания к уроку 23

  • Задание 1
  • Задание 2
  • Задание 3

ДРУГИЕ УРОКИ

  • Урок 1. Градусное измерение угловых величин
  • Урок 2. Радианное измерение угловых величин
  • Урок 3. Основные тригонометрические функции
  • Урок 4. Натуральные тригонометрические таблицы
  • Урок 5. Периодичность тригонометрических функций
  • Урок 6. Область определения и область значения тригонометрических функций
  • Урок 7. Знаки тригонометрических функций
  • Урок 8. Чётность и нечётность тригонометрических функций
  • Урок 9. Тригонометрические функции некоторых углов
  • Урок 10. Построение угла по данному значению его тригонометрической функции
  • Урок 11. Основные тригонометрические тождества
  • Урок 12. Выражение всех тригонометрических функций через одну из них
  • Урок 13. Решение прямоугольных и равнобедренных треугольников с помощью тригонометрических функций
  • Урок 14. Теорема синусов
  • Урок 15. Теорема косинусов
  • Урок 16. Решение косоугольных треугольников
  • Урок 17. Примеры решения задач по планиметрии с применением тригонометрии
  • Урок 18. Решение практических задач с помощью тригонометрии
  • Урок 19. Формулы приведения (1)
  • Урок 20. Формулы приведения (2)
  • Урок 21. Формулы сложения и вычитания аргументов тригонометрических функций
  • Урок 22. Формулы двойных и тройных углов (аргументов)
  • Урок 24. Формулы преобразования суммы тригонометрических функций в произведение  
  • Урок 25. Графики функций  y = sin x и y = cos x
  • Урок 26. Графики функций y = tg x и y = ctg x
  • Урок 27. Обратные тригонометрические функции
  • Урок 28. Основные тождества обратных тригонометрических функций
  • Урок 29. Выражение одной из аркфункций через другие
  • Урок 30. Графики обратных тригонометрических функций
  • Урок 31. Построение графиков тригонометрических функций методом геометрических преобразований

Half Angle formulas are used to find various values of trigonometric angles such as for 15°, 75°, and others, they are also used to solve various trigonometric problems.

Several trigonometric ratios and identities help in solving problems of trigonometry. The values of trigonometric angles 0°, 30°, 45°, 60°, 90°, and 180° for sin, cos, tan, cosec, sec, and cot are determined using a trigonometry table. Half-Angle formulas are widely used in mathematics, let’s learn about them in detail in this article. 

Half-Angle Formulae

For finding the values of angles apart from the well-known values of 0°, 30°, 45°, 60°, 90°, and 180°. Half angles are derived from double angle formulas and are listed below for sin, cos, and tan:

  • sin (x/2) = ± [(1 – cos x)/ 2]1/2
  • cos (x/2) = ± [(1 + cos x)/ 2]1/2
  • tan (x/ 2) = (1 – cos x)/ sin x

Trigonometric identities of double-angle formulas are useful for the derivation of half-angle formulas.

Half Angle Identities

Half-angle identities for some popular trigonometric functions are,

  • Half Angle Formula of Sin,

sin A/2 = ±√[(1 – cos A) / 2]

  • Half Angle Formula of Cos, 

cos A/2 = ±√[(1 + cos A) / 2]

  • Half Angle Formula of Tan,

tan A/2 = ±√[1 – cos A] / [1 + cos A]

tan A/2 = sin A / (1 + cos A)

tan A/2 = (1 – cos A) / sin A

Half Angle Formulas Derivation Using Double Angle Formulas

Half-Angle formulas are derived using double-angle formulas. Before learning about half-angle formulas we must learn about Double-angle in Trigonometry, most commonly used double-angle formulas in trigonometry are:

  • sin 2x = 2 sin x cos x
  • cos 2x = cos2 x – sin2 x
               = 1 – 2 sin2x
               = 2 cos2x – 1
  • tan 2x = 2 tan x / (1 – tan2x)

Now replacing x with x/2 on both sides in the above formulas we get

  • sin x = 2 sin(x/2) cos(x/2)
  • cos x = cos2 (x/2) – sin2 (x/2)
              = 1 – 2 sin2 (x/2)
              = 2 cos2(x/2) – 1
  • tan A = 2 tan (x/2) / [1 – tan2(x/2)]

Half-Angle Formula for Cos Derivation

We use cos2x = 2cos2x – 1 for finding the Half-Angle Formula for Cos

Put x = 2y in the above formula

cos (2)(y/2) = 2cos2(y/2) – 1

cos y = 2cos2(y/2) – 1

1 + cos y = 2cos2(y/2) 

2cos2(y/2) = 1 + cosy

cos2(y/2) = (1+ cosy)/2

cos(y/2) = ± √{(1+ cosy)/2}

Half-Angle Formula for Sin Derivation

We use cos 2x = 1 – 2sin2x for finding the Half-Angle Formula for Sin

Put x = 2y in the above formula

cos (2)(y/2) = 1 – 2sin2(y/2)     

cos y = 1 – 2sin2(y/2)   

2sin2(y/2) = 1 – cosy

sin2(y/2) = (1 – cosy)/2

sin(y/2) = ± √{(1 – cosy)/2}

Half-Angle Formula for Tan Derivation

We know that tan x  = sin x / cos x such that,

tan(x/2) = sin(x/2) / cos(x/2)

Putting the values of half angle for sin and cos. We get,

tan(x/2) = ± [(√(1 – cosy)/2 ) / (√(1+ cosy)/2 )]

tan(x/2) = ± [√(1 – cosy)/(1+ cosy) ]

Rationalising the denominator

tan(x/2) = ± (√(1 – cosy)(1 – cosy)/(1+ cosy)(1 – cosy))

tan(x/2) = ± (√(1 – cosy)2/(1 – cos2y))

tan(x/2) = ± [√{(1 – cosy)2/( sin2y)}]

tan(x/2) = (1 – cosy)/( siny)

Also, Check

  • Real-Life Applications of Trigonometry
  • Sin Cos Formulas

Solved Examples on Half Angle Formulas

Example 1: Determine the value of sin 15°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

sin x/2 = ± ((1 – cos x)/ 2) 1/2

The value of sine 15° can be found by substituting x as 30° in the above formula

sin 30°/2 = ± ((1 – cos 30°)/ 2) 1/2

sin 15° = ± ((1 – 0.866)/ 2) 1/2

sin 15° = ± (0.134/ 2) 1/2

sin 15° = ± (0.067) 1/2

sin 15° = ± 0.2588

Example 2: Determine the value of sin 22.5°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

sin x/2 = ± ((1 – cos x)/ 2) 1/2

The value of sine 15° can be found by substituting x as 45° in the above formula

sin 45°/2 = ± ((1 – cos 45°)/ 2) 1/2

sin 22.5° = ± ((1 – 0.707)/ 2) 1/2

sin 22.5° = ± (0.293/ 2) 1/2

sin 22.5° = ± (0.146) 1/2

sin 22.5° = ± 0.382

Example 3: Determine the value of tan 15°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

tan x/2 = ± (1 – cos x)/ sin x

The value of tan 15° can be found by substituting x as 30° in the above formula

tan 30°/2 = ± (1 – cos 30°)/ sin 30°

tan 15° = ± (1 – 0.866)/ sin 30

tan 15° = ± (0.134)/ 0.5

tan 15° = ± 0.268

Example 4: Determine the value of tan 22.5°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

tan x/2 = ± (1 – cos x)/ sin x

The value of tan 22.5° can be found by substituting x as 45° in the above formula

tan 30°/2 = ± (1 – cos 45°)/ sin 45°

tan 22.5° = ± (1 – 0.707)/ sin 45°

tan 22.5° = ± (0.293)/ 0.707

tan 22.5° = ± 0.414

Example 5: Determine the value of cos 15°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

cos x/2 = ± ((1 + cos x)/ 2) 1/2

The value of sine 15° can be found by substituting x as 30° in the above formula

cos 30°/2 = ± ((1 + cos 30°)/ 2) 1/2

cos 15° = ± ((1 + 0.866)/ 2) 1/2

cos 15° = ± (1.866/ 2) 1/2

cos 15° = ± (0.933) 1/2

cos 15° = ± 0.965

Example 6: Determine the value of cos 22.5°

Solution:

We know that the formula for half angle of sine is given by:

cos x/2 = ± ((1 + cos x)/ 2) 1/2

The value of sine 15° can be found by substituting x as 45° in the above formula

cos 45°/2 = ± ((1 + cos 45°)/ 2) 1/2

cos 22.5° = ± ((1 + 0.707)/ 2) 1/2

cos 22.5° = ± (1.707/ 2) 1/2

cos 22.5° = ± ( 0.853 ) 1/2

cos 22.5° = ± 0.923

FAQs on Half-Angle Formula

Question 1: What is the use of Half-Angle Formulas?

Answer:

Half-Angle formulas are used for finding trigonometric ratios of half of the standard angles such as 15°,22.5° and others. They are also used for solving complex trigonometric equations and are required in solving integrals, and differential equations.

Question 2: What is Half Angle Formula for Sin?

Answer:

Half-Angle formula for sin is 

sin A/2 = ±√[(1 – cos A) / 2]

Also, for any triangle with sides a, b, and c and semiperimeter be s, then

sin A/2 = √[(s – b) (s – c) / bc]

Question 3: What is Half Angle Formula for Cosine?

Answer:

Half-angle formula for cos is

cos A/2 = ±√[(1 + cos A)/2]

Also, for any triangle with sides a, b, and c and semiperimeter be s, then

cos (A/2) = √[ s (s – a)/bc]

Question 4: What is the formula for cos θ?

Answer:

For any right-angled triangle, with an angle θ the formula that is used to calculate the Cosine of the angle (θ) is 

Cos(θ) = adjacent / hypotenuse

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти работу поля вдоль дуги
  • Как найти путь до карты памяти
  • Ошибка фн 235 эвотор как исправить на кассе самостоятельно
  • Как найти вероятность события на диаграмме эйлера
  • Как найти большую часть диагонали трапеции