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【数学ⅡB】三角関数の和積公式と積和公式【北見工業大・首都大学東京】

積和公式と和積公式 数学IAIIB
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和積公式の導出

ヒロ
ヒロ

次に和積公式を導出しよう。

$\displaystyle
\sin A+\sin B=2\sin\dfrac{A+B}{2}\cos\dfrac{A-B}{2}~\cdots\cdots⑤
$
【⑤の導出】
 ⑤を導出する際に。$A$ や $B$ の角は,元はそれぞれ $\alpha+\beta$,$\alpha-\beta$ であると認識しよう。$A=\alpha+\beta$,$B=\alpha-\beta$ のとき
\begin{align*}
&\dfrac{A+B}{2}=\alpha,~\dfrac{A-B}{2}=\beta
\end{align*}
であることを常識にしよう。つまり導出するべき式は
\begin{align*}
\sin(\alpha+\beta)+\sin(\alpha-\beta)=2\sin\alpha\cos\beta
\end{align*}
となる。積和公式を導出したときと同様に,省略した書き方で加法定理を書くと
\begin{align*}
&s_+=sc+cs \\[4pt]&s_-=sc-cs
\end{align*}
となり,今回はサインの和が欲しいから辺々を加えると
\begin{align*}
s_++s_-=2sc
\end{align*}
となる。この式が⑤を表していると分かるようにしよう。

$\displaystyle
\sin A-\sin B=2\cos\dfrac{A+B}{2}\sin\dfrac{A-B}{2}~\cdots\cdots⑥
$
【⑥の導出】
サインの加法定理を考えて
\begin{align*}
&s_+=sc+cs \\[4pt]&s_-=sc-cs
\end{align*}
辺々を引いて
\begin{align*}
s_+-s_-=2cs
\end{align*}

$\displaystyle
\cos A+\cos B=2\cos\dfrac{A+B}{2}\cos\dfrac{A-B}{2}~\cdots\cdots⑦
$
【⑦の導出】
コサインの加法定理を考えて
\begin{align*}
&c_+=cc-ss \\[4pt]&c_-=cc+ss
\end{align*}
辺々を足して
\begin{align*}
c_++c_-=2cc
\end{align*}

$\displaystyle
\cos A-\cos B=-2\sin\dfrac{A+B}{2}\sin\dfrac{A-B}{2}~\cdots\cdots⑧
$
【⑧の導出】
コサインの加法定理を考えて
\begin{align*}
&c_+=cc-ss \\[4pt]&c_-=cc+ss
\end{align*}
辺々を引いて
\begin{align*}
c_+-c_-=-2ss
\end{align*}
ヒロ
ヒロ

このような省略した書き方になれれば,この作業を書かずに頭の中でできるように練習することで,瞬時に公式を導くことができるだろう。それは暗記から解放されることにつながる。

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