Formules voor de dubbele hoek

Leer de formules voor de dubbele hoek voor sinus, cosinus en tangens om uitdrukkingen te vereenvoudigen en vergelijkingen op te lossen.

Gevorderd30 minLes

Definitie

De formules voor de dubbele hoek drukken goniometrische functies van uit in termen van functies van .

Sinus van de dubbele hoek

Cosinus van de dubbele hoek (Drie vormen)

Tangens van de dubbele hoek

Deze identiteiten zijn afgeleid uit de somformules door beide hoeken gelijk te stellen aan .

Probeer het meteen

Wat is de formule voor de dubbele hoek voor sinus?

Uitgewerkte voorbeelden

Gebruik de somformule om af te leiden.

1

Begin met de somformule

Somformule

2

Stel

3

Combineer gelijke termen

Veelgemaakte fouten

Schrijven

Waarom het fout is: Leerlingen vergeten soms de cosinusfactor. De sinusfunctie is niet lineair, dus je kunt het argument niet simpelweg verdubbelen door de uitvoer te verdubbelen.

Correct: — zowel de sinus ALS de cosinus van zijn nodig.

De verkeerde vorm van gebruiken

Waarom het fout is: Er zijn drie equivalente vormen. De verkeerde kiezen kan problemen moeilijker maken.

Correct: Kies de vorm die past bij je gegevens: gebruik als je kent, gebruik als je kent.

Het teken van de noemer van vergeten

Waarom het fout is: De formule heeft in de noemer, niet .

Correct:

Interactieve visualisatie

Eenheidscirkel

Graden

0°

Radialen

0

sin(θ)

0

cos(θ)

1

tan(θ)

0

Coordinaten (cos, sin)

(1, 0)

Klik en sleep om de hoek rond de eenheidscirkel te draaien.

Rechthoekige driehoek trigonometrie

θ =30°
45°85°
sin(θ)
0.5
Ove / Hyp
cos(θ)
√3/2
Aan / Hyp
tan(θ)
√3/3
Ove / Aan

Beweeg de schuifregelaar om de hoek te veranderen en te zien hoe de verhoudingen veranderen.

Interactieve sandbox

Expressiecalculator

Probeer deze:

Geschiedenis

Nog geen berekeningen

Oefenproblemen

15 opgaven
Opgave 1 van 15
Makkelijk

Wat is de formule voor de dubbele hoek voor sinus?

Waarom het belangrijk is

De formules voor de dubbele hoek zijn essentiële gereedschappen in de hogere wiskunde en natuurkunde:
  • Calculus: Vereenvoudig integralen zoals met de identiteit
  • Natuurkunde: Beschrijf de beweging van projectielen, waarbij het bereik afhangt van
  • Signaalverwerking: Analyseer golfinterferentie en modulatie
  • Techniek: Ontwerp roterende machines en oscillerende systemen
Zonder deze identiteiten zouden veel berekeningen in wetenschap en techniek veel complexer zijn!

Toepassingen in de echte wereld

Bereikformule voor een projectiel

Het bereik van een projectiel dat onder een hoek $\theta$ met beginsnelheid $v_0$ wordt gelanceerd is $R = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}$. Het maximale bereik treedt op wanneer $\sin(2\theta) = 1$, d.w.z. $\theta = 45°$.

Voorbeeld:

Een voetbal getrapt met 20 m/s onder een hoek van 30°: meter.

1Probeer het zelf

Een atleet werpt een speer met 25 m/s. Hij wil de afstand maximaliseren.

Onder welke hoek moet hij werpen, en wat is het maximale bereik?

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Voor maximaal bereik geldt , dus

Elektrotechniek: Arbeidsfactor

In wisselstroomkringen bevatten vermogensberekeningen vaak $\cos(2\omega t)$ waarbij $\omega$ de hoekfrequentie is. De identiteit van de dubbele hoek helpt bij het analyseren van het momentaan vermogen.

Voorbeeld:

Als spanning en stroom , dan bevat het momentaan vermogen .

2Probeer het zelf

Een ingenieur moet het gemiddelde van over één periode vinden.

Gebruik de identiteit om dit gemiddelde te vinden.

Stap 1: Schrijf de wiskundige uitdrukking

Het gemiddelde van over een periode is 0, dus...

Belangrijke punten

  • 1
  • 2 heeft drie vormen: , en
  • 3
  • 4Deze identiteiten komen van de somformules met
  • 5Kies de vorm van die past bij je gegeven informatie

Veelgestelde vragen

Alle drie zijn equivalent, maar elk is nuttig in verschillende situaties. Gebruik als je beide kent. Gebruik als je alleen cosinus kent. Gebruik als je alleen sinus kent. Ze worden afgeleid met .
Alle drie zijn equivalent, maar elk is nuttig in verschillende situaties. Gebruik als je beide kent. Gebruik als je alleen cosinus kent. Gebruik als je alleen sinus kent. Ze worden afgeleid met .
Vervang door in de formule voor de dubbele hoek. Bijvoorbeeld, uit , stel : , wat geeft .
Wanneer de noemer gelijk is aan nul: , dus , wat betekent (of ). Bij deze hoeken is een oneven veelvoud van .

Woordenlijst

Dubbele hoek
Een hoek die het dubbele is van een andere hoek, geschreven als
Identiteit
Een vergelijking die waar is voor alle geldige waarden van de variabele
Somformule
Formules zoals gebruikt om goniometrische waarden van sommen te vinden
Goniometrische hoofdformule
De fundamentele identiteit

Formulekaart

Sinus

Formule voor de dubbele hoek voor sinus

Cosinus (Vorm 1)

Met sinus en cosinus

Cosinus (Vorm 2)

Met alleen cosinus

Cosinus (Vorm 3)

Met alleen sinus

Tangens

Formule voor de dubbele hoek voor tangens

Meer over dit onderwerp