三角函數(shù)的誘導公式一共有54個,其中絕大多數(shù)公式又有角度制和弧度制兩種表達形式,將這些公式分為六組,每組中的公式具有類似的規(guī)律。通過分類歸納,有利于更系統(tǒng)地掌握這些誘導公式。不管是哪一組公式,都要先設一個任意角度α,圍繞著這個α來表示這些公式。以下以弧度制為例,介紹各組公式的詳情。
第一組公式完全就是周期性的運用,因為常用的三角函數(shù)有相同的周期2kπ(k為任意整數(shù)),但2kπ未必是唯一的周期。不過根據(jù)周期函數(shù)的定義,都有:
sin(2kπ α)=sinα;cos(2kπ α)=cosα;tan(2kπ α)=tanα;cot(2kπ α)=cotα;sec(2kπ α)=secα;csc(2kπ α)=cscα。(k∈Z)
在幾何意義上,第一組公式表示終邊相同的角,三角函數(shù)值都相等。
第二組公式是π α的三角函數(shù)值與α的三角函數(shù)值之間的關系。
一方面正切和余切都以π為最小正周期,所以tan(π α)=tanα;cot(π α)=cotα。
另一方面由正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的定義公式,以及它們在坐標平面上的意義,可以推知sin(π α)=-sinα;cos(π α)=-cosα,又由正割與余弦的互為倒數(shù)關系,以及余割與正弦的互為倒數(shù)關系,就可以知道sec(π α)=-secα;csc(π α)=-cscα。
在幾何意義上,第二組公式表示終邊形成平角的兩個角的三角函數(shù)關系。
第三組公式是互為相反的兩個角的三角函數(shù)值的關系。由正弦、正切、余切和余割的奇函數(shù)性質,以及余弦、正割的偶函數(shù)性質,有:
sin(-α)=-sinα;cos(-α)=cosα;tan(-α)=-tanα;cot(-α)=-cotα;sec(-α)=secα;csc(-α)=-cscα.
在幾何意義上,第三組公式表示終邊關于始邊對稱的兩個角的三角函數(shù)關系。
第四組公式是π-α和α的三角函數(shù)值之間的關系,由第三組公式結合第二組公式推得,即:
sin(π-α)=sinα;cos(π-α)=-cosα;tan(π-α)=-tanα;cot(π-α)=-cotα;sec(π-α)=-secα;csc(π-α)=cscα.
在幾何意義上,第四組公式表示互補的兩個角的三角函數(shù)關系。
第五組公式是2π-α和α的三角函數(shù)值之間的關系,由第一組公式和第三組公式推得,即
sin(2π-α)=sin(-α)=-sinα;cos(2π-α)=cos(-α)=cosα;tan(2π-α)=tan(-α)=-tanα;cot(2π-α)=cot(-α)=-cotα;sec(2π-α)=sec(-α)=secα;csc(2π-α)=csc(-α)=-cscα.
在幾何意義上,第五組公式表示兩個角的和是周角時,兩者的三角函數(shù)關系。
最后一組公式是π/2±α 以及3π/2±α與α的三角函數(shù)值之間的關系,很明顯,這里面又可以分成四種情況:
(1)π/2-α 與α的三角函數(shù)值之間的關系:由三角函數(shù)最原始的定義,在直角三角形中,兩個銳角的三角函數(shù)有如下關系:
sin(π/2-α)=cosα;cos(π/2-α)=sinα;tan(π/2-α)=cotα;cot(π/2-α)=tanα;sec(π/2-α)=cscα;csc(π/2-α)=secα.
如果認為鈍角的余角是負角度的話,那么它們表示互余的兩個角的三角函數(shù)關系。(不過一般認為鈍角沒有余角)
(2)π/2 α 與α的三角函數(shù)值之間的關系,由公式(1)結合第四組公式推得,即:
sin(π/2 α)=cosα;cos(π/2 α)=-sinα;tan(π/2 α)=-cotα;cot(π/2 α)=-tanα; sec(π/2 α)=-cscα;csc(π/2 α)=secα.
在幾何意義上,表示終邊互相垂直的兩個角的三角函數(shù)關系:(終邊互相垂直有兩種情形)
(3)3π/2-α與α的三角函數(shù)值之間的關系,由公式(1)結合第二組公式推得,即:
sin(3π/2-α)=-cosα;cos(3π/2-α)=-sinα;tan(3π/2-α)=cotα;cot(3π/2-α)=tanα;sec(3π/2-α)=-cscα;csc(3π/2-α)=-secα.
在幾何意義上,表示終邊關于y=-x對稱的兩個角的三角函數(shù)關系:
(4)3π/2 α與α的三角函數(shù)值之間的關系,由公式(2)結合第二組公式推得,即:
sin(3π/2 α)=-cosα;cos(3π/2 α)=sinα;tan(3π/2 α)=-cotα;cot(3π/2 α)=-tanα;sec(3π/2 α)=cscα;csc(3π/2 α)=-secα.
在幾何意義上,表示終邊互相垂直的兩個角的三角函數(shù)關系的另一種情形:
最后把這些誘導公式全部歸納成表格如下:
這個表格包括行標題:組別,弦度,以及對應的六種常用三角函數(shù)。列標題是組別序號,副標題是各弧度。按照第一行第一列是sinα算起,如果要知道cos(2π-α)對應的誘導公式,就找到第五行第二列對應α的三角函數(shù),這個函數(shù)是cosα,因此cos(2π-α)=cosα。把表設計成這種形式,會更簡潔,且便于查閱。