Извеждане на някои тригонометрични формули

В този материал ще представим едно извеждане на няколко тригонометрични формули с цел, не по-лесното им запомняне, а разбиране на същността на тези отношения.

1. cos(j1 - j2)

Да разгледаме два единични вектора e1 и e2 в равнината (X, Y), които сключват ъгли с оста X, съответно равни на j1 и j2. Тогава ъгълът между тях е j2 - j1. На фигура 1 са дадени декартовите координати на векторите, както и ъглите между тях и абцисата. Понеже векторите са единични, то техните координати в равнината (X, Y) са равни на 1.cos(j1) и 1.sin(j1) за първия вектор, и 1.cos(j2) и 1.sin(j2) за втория вектор.

Фигура 1. Декартовите координати на два единични вектора.

 
Тяхното скаларно произведение е равно на:
 
e1e2 = |e1| |e2| cos(j1 - j2) =
= e1x e2x + e1y e2y =
= cosj1 cosj2 + sinj1 sinj2
 
 Тъй като големините им |e1| и |e2| са равни на единица, то се получава съотношението:
 
cos(j1 - j2) = cosj1cosj2 + sinj1sinj2       (1)


2. cos(j1 + j2) :

Понеже sin(x) е нечетна функция, а cos(x) - четна функция, при заместване на j2 с  -j2 в равенство (1) получаваме:
 

 cos(j1 + j2) =  cos[j1 - (-j2)] =
= cos(j1)cos(-j2) + sin(j1)sin(-j2)
 
т.е.
 
cos(j1 + j2) = cosj1cosj2 - sinj1sinj2     (2)
 

3. sin(j1 + j2)

Използваме равенство (2) и отношенията cos(j + p/2) = -sin(j) и sin(j + p/2) = cos(j):

 
sin(j1 + j2) = -cos[(j1 + j2) + p/2] =
= - cos[j1 + (j2 + p/2)] =
= - cos(j1)cos(j2 + p/2) + sin(j1)sin(j2 + p/2) =
= cos(j1)sin(j2) + sin(j1)cos(j2)
 
т.е.
sin(j1 + j2) = sinj1cosj2 + sinj2cosj1      (3)


4. sin(j1 - j2):

Използваме равенство (3) и факта, че sin(x) е нечетна, а cos(x) - четна функция, т.е. sin(-j) = -sin(j) и cos(-j) = cos(j):
 

sin(j1 - j2) = sin[j1 + (-j2)] =
= sinj1cos(-j2) + sin(-j2)cosj1 =
= sinj1cosj2 - sinj2cosj1
 
т.е.
sin(j1 - j2) = sinj1cosj2 - sinj2cosj1       (4)


5. cosj1cosj2

Ако съберем равенства (1) и (2) получаваме:

6. sinj1sinj2
 
Ако извадим равенства (1) и (2) получаваме: sinj1cosj2
 
Ако съберем равенства (3) и (4) получаваме: Автор:  Пламен Пенчев, Ph.D.
 
[ това е статия от брой 5 на списание "Коснос" www.kosnos.com]