三角和 公式 是 我自己 的 叫法, 根据 百度百科 的 说法, 应该叫 三角函数和角公式 。
写这篇文章 的 直接原因 是 看到 网友 秋叶空港 在 数学吧 发的 一个 帖 《这套公式的名字是什么》 http://tieba.baidu.com/p/6460855800 , 里面 提到 一组公式 :
平面直角坐标系 xOy 上,点(x,y)绕原点旋转 A(A>0 时逆时针地旋转;相反地,A<0 时顺时针地旋转)后的坐标是(a,b),那么:
我想 证明 一下 这组公式, 但是 似乎 直接 证明 有点 困难, 就 想到了 三角和 公式, 然后 对 三角和 公式 证明了一下 。
如图 , 可以知道 三角形 ODE 、ADB 、AFB 相似 , 所以, ∠ ABF = α ,所以 FB = AB * cos ∠ ABF = AB * cos α ,
因为 AB = OA * sin β , 所以 FB = AB * cos α = OA * sin β * cos α ,
BC = OB * siin α , 因为 OB = OA * cos β , 所以, BC = OB * siin α = OA * cos β * sin α ,
FC = FB + BC = OA * sin β * cos α + OA * cos β * sin α ,
AE = FC = OA * sin β * cos α + OA * cos β * sin α ,
sin ( α + β ) = AE / OA = ( OA * sin β * cos α + OA * cos β * sin α ) / OA = sin β * cos α + cos β * sin α ,
即 sin ( α + β ) = sin α * cos β + cos α * sin β , 这就是 三角和 公式 。
再来证明 cos ( α + β ) 。
因为 OC = OD * cos α , OD = OA * cos β ,
所以, OC = OA * cos β * cos α ,
AF = AB * sin ∠ ABF = AB * sin α , AB = OA * sin β , AF = AB * sin α = OA * sin β * sin α ,
EC = AF = OA * sin β * sin α ,
OE = OC - EC = OA * cos β * cos α - OA * sin β * sin α ,
cos ( α + β ) = OE / OA = ( OA * cos β * cos α - OA * sin β * sin α ) / OA = cos β * cos α - sin β * sin α ,
cos ( α + β ) = cos α * cos β - sin α * sin β
根据 三角和 公式 , 可以 容易 的 推导出 本文 开头 的 公式, 设 点(x,y) 到 原点 O 的 线段 为 r, 旋转前 r 和 x 轴 夹角 为 α , 逆时针 旋转 角度 A 之后 的 坐标 为 ( a , b ) ,
a = r * cos ( α + A ) = r * ( cos α * cos A - sin α * sin A ) = r * ( x / r * cos A - y / r * sin A ) = x cos A - y sinA
b = r * sin ( α + A ) = r * ( sin α * cos A + cos α * sin A ) = r * ( y / r * cos A + x / r * sin A ) = y cosA + x sinA
a = x cos A - y sinA
b = y cosA + x sinA
这就是 本文 开头 的 公式 。