De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
În trigonometrie , formulele de protefereză vă permit să transformați sumele și diferențele funcțiilor trigonometrice ale două unghiuri într-un produs al funcțiilor trigonometrice.
Cuvântul prostaferesis derivă din juxtapunerea a două cuvinte grecești, proteză (πρόσθεσις) și afareză (ἀφαίρεσις), care înseamnă „ adunare ” și „ scădere ”.
Formulele de prostafereză au fost definite, în forma cunoscută în prezent, de Johann Werner la începutul secolului al XVI-lea, totuși este probabil ca, cel puțin parțial, să fie deja cunoscute anterior. [1]
Această categorie de formule trigonometrice este utilizată deoarece, în general, conduce la o simplificare a expresiei trigonometrice studiate. Sunt deosebit de utile în descrierea ritmurilor .
Formulele inverse ale formulelor de prostafereză sunt numite formule Werner , pe care se bazează algoritmul de prostafereză .
Prima formulă Prostaferesis
- {\ displaystyle \ sin \ alpha + \ sin \ beta = 2 \, \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Demonstrație |
---|
Formula de pornire poate fi rescrisă ca: - {\ displaystyle \ sin \ left ({\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} + {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \ right) + \ sin \ left ({\ frac { \ beta + \ alpha} {2}} + {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}} \ right)}
Din care, folosind formula de adaos pentru sân , obținem: - {\ displaystyle \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ beta - \ alpha} {2} } + \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}}}
Din care, folosind relațiile care leagă funcțiile trigonometrice ale unghiurilor opuse, obținem: - {\ displaystyle \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2} } - \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Din care, simplificând și colectând, obținem: - {\ displaystyle 2 \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
|
A doua formulă Prostaferesis
- {\ displaystyle \ sin \ alpha - \ sin \ beta = 2 \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \, \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}}}
Demonstrație |
---|
Este de fapt prima formulă calculată prin schimbarea semnului celui de-al doilea unghi. Formula de pornire poate fi rescrisă ca: - {\ displaystyle \ sin \ left ({\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} + {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \ right) - \ sin \ left ({\ frac { \ beta + \ alpha} {2}} + {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}} \ right)}
Din care, folosind formula de adaos pentru sân , obținem: - {\ displaystyle \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ beta - \ alpha} {2} } - \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}}}
Din care, folosind relațiile care leagă funcțiile trigonometrice ale unghiurilor opuse, obținem: - {\ displaystyle \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2} } + \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Din care, simplificând și colectând, obținem: - {\ displaystyle 2 \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}}}
|
A treia formulă Prostaferesis
- {\ displaystyle \ cos \ alpha + \ cos \ beta = 2 \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Demonstrație |
---|
Formula de pornire poate fi rescrisă ca: - {\ displaystyle \ cos \ left ({\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} + {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \ right) + \ cos \ left ({\ frac { \ beta + \ alpha} {2}} + {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}} \ right)}
Din care, folosind formula de adunare pentru cosinus , obținem: - {\ displaystyle \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ beta - \ alpha} {2} } - \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}}}
Din care, folosind relațiile care leagă funcțiile trigonometrice ale unghiurilor opuse, obținem: - {\ displaystyle \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} + \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2} } + \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Din care, simplificând și colectând, obținem: - {\ displaystyle 2 \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
|
A patra formulă Prostaferesis
- {\ displaystyle \ cos \ alpha - \ cos \ beta = -2 \, \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \, \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2} }}
Demonstrație |
---|
Formula de pornire poate fi rescrisă ca: - {\ displaystyle \ cos \ left ({\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} + {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} \ right) - \ cos \ left ({\ frac { \ beta + \ alpha} {2}} + {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}} \ right)}
Din care, folosind formula de adunare pentru cosinus , obținem: - {\ displaystyle \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \, \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ beta - \ alpha} { 2}} + \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ beta - \ alpha} {2}}}
Din care, folosind relațiile care leagă funcțiile trigonometrice ale unghiurilor opuse, obținem: - {\ displaystyle \ cos {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2 }} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}} - \ cos {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ cos {\ frac {\ alpha - \ beta} {2} } - \ sin {\ frac {\ beta + \ alpha} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
Din care, simplificând și colectând, obținem: - {\ displaystyle -2 \ sin {\ frac {\ alpha + \ beta} {2}} \ sin {\ frac {\ alpha - \ beta} {2}}}
|
Formule de prostafereză pentru tangentă
- {\ displaystyle \ tan \ alpha \ pm \ tan \ beta = {\ frac {\ sin (\ alpha \ pm \ beta)} {\ cos \ alpha \ cos \ beta}} \ qquad \ mathrm {con} \ \ alpha , \ beta \ neq (2k + 1) {\ frac {\ pi} {2}}; k \ in \ mathbb {Z}}
Demonstrație |
---|
Formula de pornire poate fi rescrisă, în virtutea definiției tangentei , ca: - {\ displaystyle {\ frac {\ sin \ alpha} {\ cos \ alpha}} \ pm {\ frac {\ sin \ beta} {\ cos \ beta}}}
Prin urmare, deoarece condiția unghiurilor garantează că cosinusul nu este zero: - {\ displaystyle {\ frac {\ sin \ alpha \ cos \ beta} {\ cos \ alpha \ cos \ beta}} \ pm {\ frac {\ sin \ beta \ cos \ alpha} {\ cos \ beta \ cos \ alfa}}}
Din care, luând numitorul : - {\ displaystyle {\ frac {\ sin \ alpha \ cos \ beta \ pm \ sin \ beta \ cos \ alpha} {\ cos \ alpha \ cos \ beta}}}
Din care, din moment ce numărătorul este rezultatul formulei de adunare și scădere pentru sinus , obținem prin substituție: - {\ displaystyle {\ frac {\ sin (\ alpha \ pm \ beta)} {\ cos \ alpha \ cos \ beta}}}
|
Formule de prostafereză pentru cotangentă
- {\ displaystyle \ cot \ alpha \ pm \ cot \ beta = {\ frac {\ sin (\ beta \ pm \ alpha)} {\ sin \ alpha \, \ sin \ beta}} \ qquad \ mathrm {con} \ \ alpha, \ beta \ neq k \ pi; k \ in \ mathbb {Z}}
Demonstrație |
---|
Formula de pornire poate fi rescrisă, în virtutea definiției cotangentei , ca: - {\ displaystyle {\ frac {\ cos \ alpha} {\ sin \ alpha}} \ pm {\ frac {\ cos \ beta} {\ sin \ beta}}}
Prin urmare, deoarece condiția de pe colțuri garantează că sinele nu sunt nule: - {\ displaystyle {\ frac {\ cos \ alpha \, \ sin \ beta} {\ sin \ alpha \, \ sin \ beta}} \ pm {\ frac {\ cos \ beta \, \ sin \ alpha} {\ sin \ beta \, \ sin \ alpha}}}
Din care, luând numitorul : - {\ displaystyle {\ frac {\ cos \ alpha \, \ sin \ beta \ pm \ cos \ beta \, \ sin \ alpha} {\ sin \ alpha \, \ sin \ beta}}}
Din care, din moment ce numărătorul este rezultatul formulei de adunare și scădere pentru sinus , obținem prin substituție: - {\ displaystyle {\ frac {\ sin \ left (\ beta \ pm \ alpha \ right)} {\ sin \ alpha \, \ sin \ beta}}}
|
Notă
Elemente conexe