00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 4
/  Trigonometri och trigonometriska funktioner

Formler för dubbla vinkeln

Författare:Simon Rybrand

Formlerna för dubbla vinkeln är användbara vid omskrivningar av trigonometriska uttryck. Formlerna kan härledas från additionsformlerna och trigonometriska ettan.

Formler för dubbla vinkeln

 sin2v=2sinvcosv\sin2v=2\sin v\cos vsin2v=2sinvcosv 

 cos2v=\cos2v=cos2v={cos2vsin2v2cos2v112sin2v\begin{cases} \cos ^2v-\sin ^2v \\ 2\cos^2v-1 \\1-2\sin ^2v \end{cases}

Exempel 1

Beräkna 2sin75cos752\sin75^{\circ}\cos75^{\circ}2sin75cos75 exakt, utan räknare.

Lösning

Vi skriver om med hjälp av formel för dubbla vinkeln:
 2sinvcosv=sin2v2\sin v\cos v=\sin2v2sinvcosv=sin2v
 2sin75cos75=2\sin75^{\circ}\cos75^{\circ}=2sin75cos75= sin275=\sin2\cdot75^{\circ}=sin2·75= sin150\sin150^{\circ}sin150  

Vi  använder tabellen med exakta trigonometriska värden på formelbadet, och ser att  sin150=\sin150^{\circ}=sin150= 12\frac{1}{2}12  . 

 

Exempel 2

Bestäm cos2v\cos2vcos2v om  sinv=\sin v=sinv=  13\frac{1}{3}13  .

Lösning

Vi skriver om med hjälp av formel för dubbla vinkeln:
 cos2v=\cos2v=cos2v= 1sin2v=1-\sin^2v=1sin2v= 1(13)2=1-\left(\frac{1}{3}\right)^2=1(13 )2= 119=1-\frac{1}{9}=119 = 89\frac{8}{9}89  

 

 

Härledning

Formlerna för dubbla vinkeln kan härledas genom att använda additionsformlerna för sinus och cosinus.

 sin(u+v)=sinucosvcosusinv\sin\left(u+v\right)=\sin u\cdot\cos v-\cos u\cdot\sin vsin(u+v)=sinu·cosvcosu·sinv 
 \text{⇒}  sin2v=\sin2v=sin2v= sin(v+v)=\sin\left(v+v\right)=sin(v+v)= sinvcosv+cosvsinv=\sin v\cos v+\cos v\sin v=sinvcosv+cosvsinv= 2sinvcosv2\sin v\cos v2sinvcosv   

 cos(u+v)=cosucosvsinusinv\cos\left(u+v\right)=\cos u\cdot\cos v-\sin u\cdot\sin vcos(u+v)=cosu·cosvsinu·sinv
 \text{⇒}  cos2v=\cos2v=cos2v= cos(v+v)=\cos\left(v+v\right)=cos(v+v)= cosvcosvsinvsinv=\cos v\cos v-\sin v\sin v=cosvcosvsinvsinv= cos2vsin2v\cos^2v-\sin^2vcos2vsin2v    

Trigonometriska ettan ger att  sin2v+cos2v=1\sin^2v+\cos^2v=1sin2v+cos2v=1  \text{⇒}  sin2v=1cos2v\sin^2v=1-\cos^2vsin2v=1cos2v.
Sambandet för  cos2v\cos2vcos2v  kan då skrivas om på följande sätt:
 cos2v=\cos2v=cos2v= cos2vsin2v=\cos^2v-\sin^2v=cos2vsin2v= cos2v(1cos2v)=\cos^2v-\left(1-\cos^2v\right)=cos2v(1cos2v)= 2cos2v12\cos^2v-12cos2v1   

Trigonometriska ettan ger också att  cos2v=1sin2v\cos^2v=1-\sin^2vcos2v=1sin2v.
Sambandet för  cos2v\cos2vcos2v  kan då skrivas om på följande sätt:
 cos2v=\cos2v=cos2v= cos2vsin2v=\cos^2v-\sin^2v=cos2vsin2v= 1sin2vsin2v=1-\sin^2v-\sin^2v=1sin2vsin2v= 12sin2v1-2\sin^2v12sin2v