このページのまとめ
先に押さえておくこと
積和・和積の公式の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。
答えの要点
積を和に・和を積に変換の答えと条件を先に確認できます。
- テーマ: 積を和に・和を積に変換
- ポイント: 指数・対数・三角関数の基礎を短く確認しやすく、検索から入ってもそのまま理解まで進めやすい記事です。
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問題
(1)sin75°cos15° の値を求めよ。
(2)sin75°+sin15° の値を求めよ。
解説
積和・和積の公式について解説します。
積和の公式や和積の公式って、たくさんあって覚えられないです⋯
安心して!これらの公式は加法定理から簡単に導けるんだ。
覚えるよりも、導き方を理解することが大切だよ!
積和の公式とは、三角関数の「積」を「和」に変換する公式です。和積の公式は、その逆で「和」を「積」に変換します。
まずは加法定理から積和の公式を導出してみましょう。
加法定理の sin について、次の2つの式を考えます。
sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ⋯(1) sin(α−β)=sinαcosβ−cosαsinβ⋯(2) cosαsinβ の部分が消えて⋯ sin(α+β)+sin(α−β)=2sinαcosβ ですか?
正解!両辺を2で割ると積和の公式の1つ目が得られるね。
(1)+(2) より sinαcosβ=21{sin(α+β)+sin(α−β)}
(1)−(2) より cosαsinβ=21{sin(α+β)−sin(α−β)}
同様に cos の加法定理からも導けます。
cos(α+β)=cosαcosβ−sinαsinβ⋯(3) cos(α−β)=cosαcosβ+sinαsinβ⋯(4) (3)+(4) より cosαcosβ=21{cos(α+β)+cos(α−β)}
(3)−(4) より sinαsinβ=−21{cos(α+β)−cos(α−β)}
積和の公式で α+β=A、α−β=B と置き換えるんだ。
すると α=2A+B、β=2A−B になるよ。
例えば、積和の公式の1つ目 sinαcosβ=21{sin(α+β)+sin(α−β)} で、α+β=A、α−β=B とおくと、
sinA+sinB=2sin2A+Bcos2A−B が得られます。他の公式も同様に導けます。
それでは実際に問題を解いていきましょう!
(1)sin75°cos15° の値を求めよ。
三角関数の「積」の形だね。どの公式を使えばいいかな?
sin×cos の形なので、sinαcosβ=21{sin(α+β)+sin(α−β)} ですね!
α=75°、β=15° として積和の公式を使います。
sin75°cos15° =21{sin(75°+15°)+sin(75°−15°)} =21(sin90°+sin60°) =21(1+23) =21+43 =42+3 積を和に変換したおかげで、sin90° や sin60° のような求めやすい値に変わったね!
(2)sin75°+sin15° の値を求めよ。
今度は三角関数の「和」の形だね。今回は和積の公式を使おう!
sinA+sinB=2sin2A+Bcos2A−B に A=75°、B=15° を代入します。
sin75°+sin15° =2sin275°+15°cos275°−15° =2sin45°cos30° =2×22×23 =26 和を積に変換したら、sin45° と cos30° の掛け算になって計算しやすくなりましたね!
その通り!積和・和積の公式のポイントは、「計算しにくい角度の三角関数」を「計算しやすい角度の三角関数」に変換できることなんだ。
「積 → 和」には積和の公式、「和 → 積」には和積の公式、と使い分けよう。
どちらも加法定理から導けるので、忘れたら導出すればOKだよ!
このページのまとめ
ここでは積和・和積の公式について学習しました。
公式はたくさんありますが、すべて加法定理の式を「足す」か「引く」かで導けます。
試験中に忘れてしまっても自力で導出できるように、導き方をしっかり理解しておきましょう!