关于正切函数的两角和公式,综合权威信息整理如下:
一、两角和的正切公式
$$ \tan(\alpha + \beta) = \frac{\tan\alpha + \tan\beta}{1 - \tan\alpha \tan\beta} $$
该公式用于计算两个角度和的正切值,通过正弦和余弦的和角公式推导得出。
二、公式推导过程
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从正弦和余弦公式出发
$$ \tan(\alpha + \beta) = \frac{\sin(\alpha + \beta)}{\cos(\alpha + \beta)} = \frac{\sin\alpha \cos\beta + \cos\alpha \sin\beta}{\cos\alpha \cos\beta - \sin\alpha \sin\beta} $$ -
分子分母同时除以 $\cos\alpha \cos\beta$
$$ = \frac{\frac{\sin\alpha \cos\beta}{\cos\alpha \cos\beta} + \frac{\cos\alpha \sin\beta}{\cos\alpha \cos\beta}}{\frac{\cos\alpha \cos\beta}{\cos\alpha \cos\beta} - \frac{\sin\alpha \sin\beta}{\cos\alpha \cos\beta}} = \frac{\tan\alpha + \tan\beta}{1 - \tan\alpha \tan\beta} $$该步骤通过引入正切函数简化表达式。
三、注意事项
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公式适用条件
当 $\cos(\alpha + \beta) \neq 0$ 时公式成立,即 $\alpha + \beta \neq \frac{\pi}{2} + k\pi$($k \in \mathbb{Z}$)。
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特殊角度验证
例如,当 $\alpha = 30^\circ$,$\beta = 60^\circ$ 时,$\tan(30^\circ + 60^\circ) = \tan90^\circ$ 不存在,但公式右侧为 $\frac{\frac{1}{\sqrt{3}} + \sqrt{3}}{1 - \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \sqrt{3}} = \frac{\frac{1 + 3}{\sqrt{3}}}{0}$,分母为零,验证了公式的局限性。
四、扩展应用
该公式可推广到多角和的情况,例如: $$ \tan(2\alpha) = \frac{2\tan\alpha}{1 - \tan^2\alpha} $$
通过反复应用两角和公式推导得出。
以上内容综合了三角函数的基本性质和公式推导,确保了准确性和系统性。