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【三角関数】図で見てわかる「加法定理の証明」

方程式と関数

さあ今回は、図で見てわかる「加法定理の証明」です。

以前、東京大学の過去問を通じで、「加法定理の証明」を紹介しました。

今回は、直角三角形を利用して証明するため、一般角での証明ではありませんが、図で理解することができる面白い証明方法です。

それでは、見ていきましょう。

加法定理(公式)

まず、公式を確認しましょう。

公式

sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ

cos(α+β)=cosαcosβsinαsinβ

今回は、この2つの公式の証明方法を紹介します。

加法定理の証明(直角三角形を利用)

証明

図の直角三角形を考えます。

まず図の直角三角形に注目して

縦がsin(α+β)

横がcos(α+β)となる

次に、図の直角三角形に注目して

ななめが、sinβcosβになる。

右上の小さい直角三角形に注目して、

横が、sinαsinβ

縦が、cosαsinβ

となる。

次に、右下の直角三角形に注目して

縦が、sinαcosβ

横が、cosαcosβ

となる。

以上をまとめて、縦に注目すると、

sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ

横に注目すると、

cos(α+β)=cosαcosβsinαsinβ

直角三角形を重ね合わせることで、証明することができました。

まとめ

  • 三角関数の大切な定理である「加法定理」を直角三角形を使って証明
  • 三角関数の基本が分かっていれば、視覚的に理解できる

厳密な証明は置いといて、とりあえず納得感を得るためには、とてもわかりやすい証明ではないでしょうか。

少しでも参考になればと思います。以上です!

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