高中最早引入”两角和与差的余弦,正弦,正切”是在上海教育出版社高中一年级第二学期教材中,我们通过单位圆中两个坐标点的旋转,构造出了一个的角。具体不再赘述。

 

我们知道

通过字母替换得到

我们使用这样一个很好的性质,计算

得到了

通过字母替换得到

 

以上四个公式是我们推导积化和差的重要基础。我们先将两角和的正弦与两角差的正弦相加

把两角和的正弦与两角差的正弦相减,你可以得到

当然,这两个公式我们只要这个就足够说明本文的第一个问题,就是一个正弦函数与一个余弦函数的乘积,是可以等效为两个正弦函数的线性组合。

基于这个观点,我们计算一个正弦函数与一个余弦函数的向量内积

正弦函数是一个奇函数,所以,因此证明出一个观点:

任意的正弦函数与任意的余弦函数正交。

 

刚才我们是把两角和的正弦与两角差的正弦相加,现在我们把两角和的余弦与两角差的余弦相加。

我们把两角和的余弦与两角差的余弦相减

类似的,我们可到一个结论:任意两个自变量不同的正(余)弦函数正交。

我们计算一下任意两个自变量不同的正弦函数内积,其中

余弦函数是偶函数,但是,所以我们证明了正交这一结论。

 

任意两个自变量不同的余弦函数内积,其中

同理。

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