正切半角公式,又称万能公式,这一组公式有四个功能:
- 将角统一为
;
- 将函数名称统一为
;
- 任意实数都可以
的形式表达,可用正切函数换元。
- 在某些积分中,可以将含有三角函数的积分变为有理分式的积分。
因此,这组公式被称为以切表弦公式,简称以切表弦。它们是由二倍角公式求得的。






而被称为万能公式的原因是利用
的代换可以解决一些有关三角函数的积分。参见三角换元法。
![{\begin{aligned}\tan \left({\frac {\eta }{2}}\pm {\frac {\theta }{2}}\right)&={\frac {\sin \eta \pm \sin \theta }{\cos \eta +\cos \theta }}=-{\frac {\cos \eta -\cos \theta }{\sin \eta \mp \sin \theta }},\\[10pt]\tan \left(\pm {\frac {\theta }{2}}\right)&={\frac {\pm \sin \theta }{1+\cos \theta }}={\frac {\pm \tan \theta }{\sec \theta +1}}={\frac {\pm 1}{\csc \theta +\cot \theta }},~~~~(\eta =0)\\[10pt]\tan \left(\pm {\frac {\theta }{2}}\right)&={\frac {1-\cos \theta }{\pm \sin \theta }}={\frac {\sec \theta -1}{\pm \tan \theta }}=\pm (\csc \theta -\cot \theta ),~~~~(\eta =0)\\[10pt]\tan \left({\frac {\pi }{4}}\pm {\frac {\theta }{2}}\right)&={\frac {1\pm \sin \theta }{\cos \theta }}=\sec \theta \pm \tan \theta ={\frac {\csc \theta \pm 1}{\cot \theta }},~~~~(\eta ={\frac {\pi }{2}})\\[10pt]\tan \left({\frac {\pi }{4}}\pm {\frac {\theta }{2}}\right)&={\frac {\cos \theta }{1\mp \sin \theta }}={\frac {1}{\sec \theta \mp \tan \theta }}={\frac {\cot \theta }{\csc \theta \mp 1}},~~~~(\eta ={\frac {\pi }{2}})\\[10pt]{\frac {1-\tan {\frac {\theta }{2}}}{1+\tan {\frac {\theta }{2}}}}&={\sqrt {{\frac {1-\sin \theta }{1+\sin \theta }}}}.\end{aligned}}](/media/math_img/765/bb96d59c84bd698e8c20f2248748d16d9d518895.svg)
万能公式的证明
由二倍角公式,有:
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再由同角三角函数间的关系,得出
-
几何证明
在单位圆内, 。根据相似关系, ,可得出
-
。
显然 。
双曲函数
此公式亦可以对双曲函数起到类似的作用,由双曲线右支上的一点 给出。从 到y轴给出了如下等式:
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可以得到
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和
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卡尔·维尔斯特拉斯引入这个式子来省去查找原函数的麻烦。
在 而得出下面的双曲反正切函数和自然对数之间的关系:
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