tan(x/2)=t のとき sinx, cosx, tanxをtを使って表す
tanx2=t のとき、以下が成り立つ。
sinx=2t1+t2
cosx=1−t21+t2
tanx=2t1−t2
この公式は色々な方法で導出できます。
【方法1】
・tan は加法定理から導出
・cos は2倍角の公式を適用後、tanとcosの関係を利用して導出
・sin は sinx=tanx⋅cosxから導出
【方法2】
・分母を sin2x2+cos2x2=1 とおく
・その後、分母子をcos2x2 で割る
【方法1による導出】
tanx=tan(x2+x2)=tanx2+tanx21−tanx2tanx2=2t1−t2
cosx=cos(2⋅x2)=2cos2x2−1
cos2x2=11+tan2x2=11+t2
だから
cosx=21+t2−1=1−t21+t2
sinx
=tanx⋅cosx
=2t1−t2⋅1−t21+t2
=2t1+t2
【方法2による導出】
sinx
=2sinx2cosx2sin2x2+cos2x2
=2tanx2tan2x2+1
=2t1+t2
cosx
=cos2x2−sin2x2cos2x2+sin2x2
=1−tan2x21+tan2x2
=1−t21+t2
tanx
=sinxcosx
=2t1−t2
三角関数を含む積分でこの公式を利用することがあります。
積分計算の例は下記の記事で紹介しています。
tan(x/2)=tを用いる三角関数の積分