(完整版)半角公式及其应用

半角与倍角公式在我们的数学世界里，半角与倍角公式就像是神秘的魔法咒语，虽然它们看起来有些复杂，但一旦掌握，就能为我们解决很多难题，打开神奇的数学大门。

还记得我上高中那会，有一次数学考试，最后一道大题就是关于半角与倍角公式的应用。

当时我瞅着那道题，心里就有点打鼓。

题目说：已知角α的正弦值为 3/5，且α在第一象限，求α/2 的余弦值。

我深吸一口气，开始在草稿纸上写写画画。

先根据已知条件，利用三角函数的平方关系算出α的余弦值是 4/5 。

然后呢，就该轮到半角公式登场啦。

半角的余弦公式是：cos(α/2) = ±√[(1 + cosα) / 2] 。

因为α/2也在第一象限，所以取正号。

把cosα = 4/5 代入公式，经过一番计算，终于算出了答案。

当我算出结果的那一刻，心里那叫一个美，就好像攻克了一座坚固的城堡。

咱们先来说说半角公式。

半角公式包括正弦、余弦和正切的半角公式。

就拿正弦的半角公式来说吧，sin(α/2) = ±√[(1 - cosα) / 2] 。

这里为啥有个正负号呢？这就得看角所在的象限啦，如果在第一、二象限就是正的，如果在第三、四象限就是负的。

可别小瞧这个正负号，一不小心就容易出错哟！再看看余弦的半角公式，cos(α/2) = ±√[(1 + cosα) / 2] 。

同样要注意正负号的判断。

还有正切的半角公式，tan(α/2) = ±√[(1 - cosα) / (1 + cosα)] 或者tan(α/2) = (1 - cosα) / sinα 或者tan(α/2) = sinα / (1 + cosα) 。

是不是感觉有点眼花缭乱？别慌，多做几道题，熟练了就好。

说完半角公式，咱们再来聊聊倍角公式。

倍角公式那也是相当重要的。

比如正弦的倍角公式sin2α = 2sinαcosα 。

想象一下，一个角变成了它的两倍，正弦值也跟着有了新的变化。

余弦的倍角公式就有三种形式：cos2α = cos²α - sin²α ，cos2α =2cos²α - 1 ，cos2α = 1 - 2sin²α 。

倍角公式和半角公式知识讲解一、倍角公式sin 22sin cos ααα=；2222cos 2cos sin 12sin 2cos 1ααααα=-=-=-22tan tan 21tan ααα=- 3sin 33sin 4sin ααα=-；3cos34cos 3cos ααα=-；323tan tan tan 313tan αααα-=- 二、半角公式1cos sin22αα-=±；1cos cos 22αα+=±； 1cos 1cos sin tan21cos sin 1cos ααααααα--=±==++ 三、万能公式22tan2sin 1tan 2ααα=+；221tan 2cos 1tan 2ααα-=+；22tan2tan 1tan 2ααα=-四、公式的推导sin 2sin()sin cos cos sin 2sin cos ααααααααα=+=+=22cos2cos()cos cos sin sin cos sin ααααααααα=+=⋅-⋅=- 再利用22sin cos 1αα+=，可得：2222cos2cos sin 2cos 112sin ααααα=-=-=- ()2tan tan 2tan tan 2tan 1tan tan 1tan ααααααααα+=+==-⋅-sin 2tan2cos2ααα===sin 2sinsin1cos 222tan2sin cos 2sin cos 222ααααααααα-=== sin 2cossinsin 222tan21cos cos2cos cos222ααααααααα===+ 【说明】这里没有考虑cossin22αα==，实际处理题目的时候需要把等于０的情况分出来单独讨论一下．五、综合运用1.倍角、半角、和差化积、积化和差等公式的运用1）并项功能： 2221sin 2sin cos 2sin cos (sin cos )ααααααα±=+±=± 2）升次功能 ： 2222cos 2cos sin 2cos 112sin ααααα=-=-=- 3）降次功能： 221cos 21cos 2cos ,sin 22αααα+-== 2.三角变换中常用的数学思想方法技巧有：1）角的变换：和、差、倍、半、互余、互补的相对性，有效沟通条件与结论中角的差异， 比如：3015453060452︒︒=︒-︒=︒-︒=, ()()22αααββαββ=-+=+-=⋅()()()()ππ2()()44ααβαβαββααα=++-=+--=+--()()222βαβαβαααβα⎛⎫-=-+=-=-- ⎪⎝⎭ππππππ244362αααααα⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+-=++-=++-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭π3ππ2ππ5ππ443366αααααα⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++-=++-=++-= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭2）函数名称的变换：三角变形中，常常需要变函数名称为同名函数，在三角函数中正余弦是基础，通常化切为弦，变异名为同名；有时可以使用万能公式将所有函数名化为正切； 3）常数代换：在三角函数运算、求值、证明中，有时需要将常数转化为三角函数值，例如：2222ππππ1sin cos sec tan sintan 2sin 2464αααα=+=-===； 4）幂的变换：降幂是三角变换时常用的方法 常用的降幂公式有：21cos2cos 2αα+=，21cos2sin 2αα-=但降幂并非绝对，有时也需要对某些式子进行升幂处理，比如221cos22cos ,1cos22sin αααα+=-=；21sin 2(sin cos )ααα±=±；5）公式变形：三角公式是变换的依据，应熟练掌握三角公式的顺用，逆用及变形应用， 例如：tan tan tan()(1tan tan )αβαβαβ±=±⋅⋅m ； 6）辅助角公式的运用：在求值问题中，要注意辅助角公式() sin cos y a b αααϕ=++的应用，其中tan b aϕ=，ϕ所在的象限由,a b 的符号确定．典型例题一．选择题（共8小题）1．（2017•南充模拟）函数y=sin（2x+）﹣sinxcosx的单调减区间是（）A．[kπ﹣，kπ+]（k∈Z） B．[kπ﹣，kπ﹣]（k∈Z）C．[kπ﹣，kπ+]（k∈Z）D．[kπ+，kπ+]（k∈Z）【解答】解：y=sin2x+cos2x﹣sin2x=﹣sin（2x﹣），由﹣+2kπ≤2x﹣≤+2kπ，则x∈[kπ﹣，kπ+]（k∈Z），即函数y=sin（2x+）﹣sinxcosx的单调减区间是[kπ﹣，kπ+]（k∈Z），故选：A．2．（2017春•韶关期末）设α是第二象限角，且，则tan2α=（）A．B．C．D．【解答】解：∵，∴sin2α=1﹣cos2α=．又∵α是第二象限角，得sinα＞0，∴sinα=，由此可得tanα=﹣，因此tan2α==．故选：D．3．（2016春•天台县月考）若f（cosx）=cos2x，则f（1）=（）A．1 B．﹣1 C．2 D．﹣2【解答】解：f（cosx）=cos2x=2cos2x﹣1，令cosx=1，得到f（1）=2﹣1=1；故选：A．4．（2016•诸暨市模拟）已知θ为钝角，且sinθ+cosθ=，则tan2θ=（）A．﹣B．C．﹣D．【解答】解：法一：∵sinθ+cosθ=①，θ为钝角，∴两边平方可得：1+2sinθcosθ=，可得：2sinθcosθ=﹣，∵由θ∈（，π），得到sinθ﹣cosθ＞0，可得：sinθ﹣cosθ===，②∴由①+②可得：sinθ=，由①﹣②可得：cosθ=﹣，∴tanθ==﹣，∴tan2θ==．法二：∵θ为钝角，可得：sinθ＞0，cosθ＜0，又sinθ+cosθ=＞0，可得：θ∈（，），可得：2θ∈（π，），可得：tan2θ＞0，再由sinθ+cosθ=，∴两边平方可得：1+2sinθcosθ=，可得：sin2θ=﹣，∴tan2θ=．故选：B．5．（2015秋•潮州期末）已知，则=（）A．B．C．﹣ D．﹣【解答】解：∵，∴=．故选：C．6．（2016•湖北模拟）若α∈（0，π），且sinα+2cosα=2，则tan等于（）A．3 B．2 C．D．【解答】解：∵α∈（0，π），∴∈（0，），设tan=x，x＞0，∵sinα==，cosα==，∴sinα+2cosα=+2•==2，即x+1﹣x2=1+x2，即x（2x﹣1）=0，解得x=故选：C．7．（2013秋•吉安期末）已知θ为第二象限角，25sin2θ+sinθ﹣24=0，则sin的值为（）A． B． C．D．【解答】解：∵θ为第二象限角，∴sinθ＞0，则2kπ＜θ＜2kπ+π，k∈Z，则kπ＜＜kπ+，k∈Z，当k是偶数，设k=2n，则2nπ＜＜2nπ+，n∈Z，此时为第一象限，当k是奇数，设k=2n+1，则2nπ+π＜＜2nπ+，n∈Z，此时为第三象限，则为第一或第三象限，∵25sin2θ+sinθ﹣24=0，∴sinθ=﹣1（舍去）或，∴cos，∴sin==±=，故选：D．8．（2012春•锦州期末）已知sinα=，＜α＜π，则tan的值为（）A． B．﹣2 C．2 D．【解答】解：∵已知sinα=，＜α＜π，∴＜＜，且cosα=﹣．再由二倍角公式可得2﹣1=﹣，求得cos=，∴sin=，则tan==2，故选：C．二．填空题（共8小题）9．（2018春•杨浦区校级月考）已知cos（α+）=，≤α≤，则cos（2α+）=﹣．【解答】解：∵≤α≤，cos（α+）=＞0，∴＜α+≤，∴sin（α+）=﹣=﹣，∴sinα=sin[（α+）﹣]=sin（α+）﹣cos（α+）=﹣，cosα=﹣=﹣，∴cos2α=2cos2α﹣1=﹣，sin2α=2sinαcosα=，则cos（2α+）=cos2α﹣sin2α=﹣．故答案为：﹣10．（2018春•小店区校级期中）已知函数f（x）=cos2x+sinxcosx，，则f（x）的单调递增区间为（或）．【解答】解：f（x）=cos2x+sinxcosx=+sin2x=sin（2x+）+，∵，可得：2x+∈（，），∴当2x+∈（，]或∈（，）时，即x∈或时，f（x）单调递增．∴f（x）的单调递增区间为（或）．故答案为：（或）．11．（2018春•福田区校级期中）已知α为第二象限角，sinα+cosα=，则cos2α=﹣．【解答】解：∵sinα+cosα=，两边平方得：1+sin2α=，∴sin2α=﹣，①∴（sinα﹣cosα）2=1﹣sin2α=，∵α为第二象限角，∴sinα＞0，cosα＜0，∴sinα﹣cosα=，②∴cos2α=﹣（sinα﹣cosα）（sinα+cosα）=﹣×=﹣．故答案为：﹣．12．（2018春•海州区校级月考）求cos cos cos cos cos=．【解答】解：cos cos cos cos cos=﹣cos cos cos cos cos== ===，故答案为：．13．（2016春•云南校级月考）已知sinα=，且α为锐角，则cos=．【解答】解：∵sinα=，且α为锐角，∴，∴1＞，∴=，=1，解得cos=．故答案为：．14．（2016春•陕县校级月考）已知cosα=﹣，α∈（π，），则sin=．【解答】解：∵α∈（π，），∴∈（，），∴sin＞0．∵cosα=1﹣2sin2=﹣，∴sin=．故答案是：．15．（2016春•浦东新区校级期中）已知，α在第二象限，则=3．【解答】解：∵已知，α在第二象限，∴cosα=﹣=﹣，∴===3，故答案为：3．16．（2014•新余二模）若tanα+=，α∈（，），则sin（2α+）的值为．【解答】解：∵tanα+=，∴=，∴，∴sin2α=，∵α∈（，），∴cos2α=﹣，∴sin（2α+）=sin2αcos+cos2αsin=．故答案为：．三．解答题（共8小题）17．（2018春•沙市区校级期中）已知tanα，tanβ是方程x2+p（x+1）+1=0的两根，α+β∈（0，π）（1）求α+β；（2）若，求sinθ．【解答】解：（1）由题可得，tanα+tanβ=﹣p，tanα•tanβ=p+1，∴．因为α+β∈（0，π），所以．（2）由题意可得，，得，∴sinθ=sin[（）+]=sin（）cos+cos（θ﹣）sin=•+•=．18．（2018•临川区校级模拟）已知函数f（x）=cos2（x+），g（x）=1+sin2x．（1）设x=x0是函数y=f（x）图象的一条对称轴，求g（2x0）的值；（2）求函数h（x）=f（x）+g（x），x∈[0，]的值域．【解答】解：（1）f（x）=cos2（x+）=，∵x=x0是函数y=f（x）图象的一条对称轴，∴2x0+=kπ（k∈Z），∴2x0=kπ﹣（k∈Z），∴g（2x0）=1+sin4x0=1+sin（﹣）=．（2）∵h（x）=f（x）+g（x）=+1+sin2x=+（cos2x+sin2x）=+sin（2x+），∴x∈[0，]⇒2x+∈[，]，∴sin（2x+）∈[]，∴h（x）=+sin（2x+）∈[，2]．19．（2017秋•湛江月考）已知函数f（x）=2sinxcosx+cos2x．（Ⅰ）求的值；（Ⅱ）设，，求cos2α的值．【解答】解：（Ⅰ）∵f（x）=sin2x+cos2x，∴f（）=sin+cos=1+0=1．（Ⅱ）∵f（）=sinα+cosα=，∴1+sin2α=，sin2α=﹣，∴cos2α=±．∵α∈（0，π），sin2α=﹣，∴2α∈（π，π），∴cos2α＜0，故cos2α=﹣．20．（2017春•如东县校级期中）由倍角公式cos2x=2cos2x﹣1，可知cos2x可以表示为仅含cosx的二次多项式．（1）类比cos2x公式的推导方法，试用仅含有cosx的多项式表示cos3x；（2）已知3×18°=90°﹣2×18°，试结合第（1）问的结论，求出sin18°的值．【解答】解：（1）cos2x═cos（2x+x）=cos2xcosx﹣sin2xsinx=（2cos2x﹣1）cosx﹣2sin2xcosx=2cos3x﹣cosx﹣2（1﹣cos2x）cosx=4cos3x﹣3cosx，（2）因为cos（3×18°）=cos（90°﹣2×18°），所以4cos318°﹣3cos18°=2sin18°cos18°，所以4cos218°﹣3=2sin18°，所以4sin218°+2sin18°﹣1=0，解得sin18°=（舍去）．21．（2015•安徽模拟）已知向量=（sinx，sinx），=（cosx，﹣sinx），且f （x）=2•+2．（Ⅰ）求函数f（x）的最大值，并求出此时的x的取值；（Ⅱ）函数f（x）图象与y轴的交点、y轴右侧第一个最低点、与x轴的第二个交点分别记为P，Q，R，求•的值．【解答】解：（Ⅰ）f（x）=2•+2=2sinxcosx，﹣2sinx•sinx+2=sin2x+2•=2sin（2x+）+1，故当2x+=2kπ+，k∈z时，即x=kπ+（k∈z）时，f（x）取得最大值为3．（Ⅱ）由f（0）=2，知P（0，2）．由2x+=2kπ+，得x=kπ+（k∈z），此时f（x）=﹣1，则Q（，﹣1）．而由2x+=2kπ﹣，得x=kπ﹣（k∈z），故R（，0），从而=（﹣，3），=（，1），因此=﹣+3×1=3﹣．22．（2014•湖北校级二模）已知函数f（x）=2sinx•cos2+cosx•sinθ﹣sinx（0＜θ＜π）在x=π处取最小值．（1）求θ的值；（2）在△ABC中，a，b，c分别为内角A，B，C的对边，已知a=1，b=，f（A）=，求角C．【解答】解：（1）∵当x=π时，f（x）取得最小值∴sin（π+θ）=﹣1即sinθ=1又∵0＜θ＜π，∴（2）由（1）知f（x）=cosx∵，且A为△ABC的内角∴由正弦定理得知或当时，，当时，综上所述，或23．（2010春•闸北区期末）已知，请用m分别表示tanθ、tan2θ、．．【解答】解：由题意，…（3分）…（3分）…（3分）用万能公式求对同样给分．24．（2006•江西）在锐角△ABC中，角A，B，C所对的边分别为a，b，c，已知，（1）求的值；（2）若a=2，，求b的值．【解答】解：（1）因为锐角△ABC中，A+B+C=π，，所以cosA=，则=（2），则bc=3．将a=2，cosA=，c=代入余弦定理：a2=b2+c2﹣2bccosA中得b4﹣6b2+9=0解得b=。

∵π<α<32π，∴π2<α2<34π.∴cosα2<0，sinα2>0.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
∴原式＝－si2nα2si＋nα2c＋oscα2o2sα2＋
sinα2－cosα22 2sinα2－cosα2
[解析] ∵α∈32π，2π，∴α2∈34π，π，由 2sin2α2＝1－cos2α，得 sinα2＝
1－2 45＝
10 10 .
1－c2os2α＝
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课堂互动探究
02
高中新教材同步导学案•BS•数学•必修第二册
题型一 应用半角公式求值
【典例 1】 已知 sinα＝－45，π<α<32π，求 sinα2，cosα2，tanα2的值． [思路导引] 由 α 是α2的二倍，可以运用二倍角公式，同时注意α2的范围．
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课前自主预习
01
高中新教材同步导学案•BS•数学•必修第二册
新知梳理 半角公式
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高中新教材同步导学案•BS•数学•必修第二册
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[温馨提示](1)有了半角公式，只需知道 cosα 的值及相关的角的范围便可求α2的正弦、 余弦、正切的值．
(2)当给出角 α 的范围(即某一区间)时，可先求α2的范围，再根据α2的范围来确定各三角 函数值的符号．
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高中新教材同步导学案•BS•数学•必修第二册
[解]
原式＝2cos2α2＋2sinα2cosα2sinα2－cosα2 2·2cos2α2
＝2cosα2cosα2＋sinα2αsinα2－cosα2 2cos2
＝cosα2 －αcosα. cos2

三角函数——倍角、半角公式倍角公式;；2．半角公式由倍角公式变形得到：； ； ；前两个公式在化简中多用于降次，而开方即得到半角公式：； ； ；其中正负号由的象限确定． 1．已知，求sin2a ，cos2a ，tan2a 的值． 解析：∵ ∴∴sin2a = 2sinacosa =cos2a =tan2a =2．已知，求．解析：注意公式的选择，避开不必要的计算和讨论．=． 3．求值：（1）； （2）；（3）； （4）； （5）cos20°cos40°cos80°；(这个题型非常重要，被都要背下来)二倍角正弦公式连续使用时要注意构造余弦的二倍角关系，类似地，可以证明恒等式：1*1s i n (2)c o s c o s 2c o s 4c o s (2)()2s i n n n n n N ++αα⋅α⋅α⋅⋅α=∈α 如求值sin10°·sin50°·sin70°，可以先化为cos20°·cos40°·cos80°再化为8202040808201608202082018sin cos cos cos sin sin sin sin sin ︒︒︒︒︒=︒︒=︒︒=··· 可以试着求下面的式子的值：s i n s i n s i n s i n 6426678︒︒︒︒解析：（1）=；（2）＝；（3）＝；（4）＝；（5）cos20°cos40°cos80°=注意：关注（5）的结构特点．4．化简：（1）（2）（3）（4）解析：（1）（2）（3）（4）6．证明解析：左==右，另解：右=左．例7. 已知sin cos αααπ+=<<130，且，求sin cos tan 222ααα，，的值。

（非常重要，尤其方法二） 解析1：∵sin cos αα+=13 ∴sin cos sin cos 22219αααα++= ∴且∵，，∴∴sin sin cos sin cos sin cos 2894900000ααααπαααα=-=-<<<><->∴sin cos (sin cos )sin ααααα-=-=-=212173∴×c o s c o s sin (sin cos )(cos sin )()21317317922ααααααα=-=+-=-=- t a n s i n cos 22281717ααα== 解析2：∵sin cos αα+=13 平方得s i n cos αα=-49 ∴sin α、cos α可看成方程x x 213490--=的两根，解方程x x 213490--=，可得x x 12176176001761762289=+=-∈>=+=-==-，，∵，，∴∴，∴απαααααα()sin sin cos sin sin cosc o s c o s sin tan sin cos 21792228171722αααααα=-=-== 点评：已知α的一个三角函数值及所在象限，可求2α的正弦、余弦、正切，而本题已知三角函数式1sin cos 3α+α=，可先求出sin ,cos ,tan ααα的值，再用二倍角公式，但要判断出2π<α<π，另外本题解法较多，认真研究可以提高解题的灵活变形能力。