三角形中的几个恒等式

ΔABC 中,以下等式成立

正余弦平方和

(1)sinA+sinB+sinC=4cosA2cosB2cosC2 

证:

LHS=2sinA+B2cosAB2+sinC=2cosC2cosAB2+2sinC2cosC2=2cosC2(cosAB2+cosA+B2)=4cosA2cosB2cosC2

(2)cosA+cosB+cosC=1+4sinA2sinB2sinC2

证:

LHS=2cosA+B2cosAB2+12sin2C2=12sinC2(sinC2cosAB2)=12sinC2(cosA+B2cosAB2)=12sinC2(2sinA2sinB2)=1+4sinA2sinB2sinC2

正余半角平方和

(3)sin2A2+sin2B2+sin2C2=12sinA2sinB2sinC2

证:

RHS=1+sinC2(cosA+B2cosAB2)=1+sin2C2cosA+B2cosAB2=1+sin2C2cosA+cosB2=1+sin2C222sin2A22sin2B22=sin2A2+sin2B2+sin2C2

同理易得:

(4)cos2A2+cos2B2+cos2C2=2+2sinA2sinB2sinC2

正割余割和

(5)tanA+tanB+tanC=tanAtanBtanC

证:

和角公式:tanC=tanA+tanB1tanAtanBtanCtanAtanBtanC=(tanA+tanB)移项后得到结论

推论:

(6)cotAcotB+cotAcotC+cotBcotC=1

证:

由 (5)得到: 1tanAtanB=tanCtanA+tanB+tanC1tanAtanC=tanBtanA+tanB+tanC1tanBtanC=tanAtanA+tanB+tanC

三个式子相加即可

正余割半角

(7)cotA2cotB2cotC2=cotA2cotB2cotC2

证: 受到 (5) 启发,只需证明

cotC2=cotA2+cotB21cotA2cotB2

即证:

tanC2=cotA2cotB21cotA2+cotB2tanC2=1tanA2tanB2tanA2+tanB2

推论:

(8)tanA2tanB2+tanB2tanC2+tanA2tanC2=1

由 (7) 移项得到

tanA2tanB2=tanA2tanB2tanB2cotC2tanA2+tanB2+tanC2tanA2tanC2=tanA2tanB2tanB2cotB2tanA2+tanB2+tanC2tanB2tanC2=tanA2tanB2tanB2cotA2tanA2+tanB2+tanC2

三个式子相加即可