黃老師聊數學(84)和差化積(積化和差)我高中時候覺得最難記的公式

2021-01-16 黃島主的世界

前兩天解題用到了和差化積,積化和差公式,現在高中三角函數對這兩組公式已經不做要求了。但是這兩組公式我一直覺得是我以前高中時候最難記的公式。我只記得cos,永遠是正的,最好記。


下面是積化和差公式:



下面是和差化積公式:



積化和差,和差化積兩組公式都可以從下面的正弦餘弦展開式推導,下面的公式現在高中有學,也比較好記。



有什麼比較好的方法來記這幾組公式呢?下面給出知乎上網友的一些方法。


方法一:


上一張圖……帥是sin 哥是cos,積化和差反過來就好。



方法二:


高中老師講的一個故事:


有一節課兩個班同學一起上,教室的座位有兩排,前面的座位是(a+b)/2,後面的座位是(a-b)/2兩個班分別是sin班和cos班,每個班有兩組同學,分別是a和b。


第一天,sin班的a和b組一起來搶 (sin a + sin b),他們就可以搶到第一排的座位sin((a+b)/2),cos班就只能坐第二排。


第二天,sin班的a組和b組同學吵架耽誤了時間 (sin a - sin b),第一排就被cos班搶去了,sin班只能坐第二排。


第三天,cos班的a組和b組同學一起來搶 (cos a + cos b),他們就把兩排都佔了,sin班沒地方坐。


第四天,cos班的a組和b組同學吵架了  (cos a - cos b),sin班的同學為了報復昨天cos班的過分行為,就把兩排座位都佔了,還在門上加了一把自己班的鎖(-)這樣就只用記表示座位的那邊有個係數2。


如果要用積化和差就把和差化積的公式寫出來推就行。



方法三:


記得一位數學家,曾設想把世間萬物都概括成數學,用數學表示一切。


雖然想法有些誇張,但角度還是很獨特的。給了我一個啟示,換個角度,能不能用具體的事物來表示、代替枯燥的數學公式呢?


我想這是很有可能的。在我的心中,數學公式也是有感情、有個性的人。之前寫的一些看法,大家可以觸類旁通下:先以兩角和與差的三角函數為例吧。


sin(a+b)=sin(a)cos(b)+cos(α)sin(b)


cos(a+b)=cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b)


sin(a-b)=sin(a)cos(b)-cos(a)sin(b)


cos(a-b)=cos(a)cos(b)+sin(a)sin(b)


這四個公式,很類似,但一會正弦,一會餘弦,一會相加,一會相減,很容易記混。我們不妨大膽的賦予正弦、餘弦函數以感情色彩,讓他們也成為有感情的人。正弦在我心中就是正直的人,正弦的兩角和與差公式:


sin(a+b)=sin(a)cos(b)+cos(α)sin(b)


sin(a-b)=sin(a)cos(b)-cos(a)sin(b)


第一,在sin(a)cos(b)+cos(α)sin(b),sin願意與cos相乘,緊緊的挨在一起、共存,印證了君子和而不同。


第二,sin(a+b)是加號,而sin(a)cos(b)+cos(α)sin(b)中間也用加號連接。表明正弦是個表裡如一的人。


而在餘弦的兩角和與差公式:


cos(a+b)=cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b)


cos(a-b)=cos(a)cos(b)+sin(a)sin(b)


第一,在cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b),cos不願意與sin相乘、不挨在一起、不共存,印證了小人同而不和。


第二,cos(a+b)是加號,而cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b)中間卻變成減號連接。表明餘弦是個表裡不一的人。


由此可見,sin與cos是兩個截然相反類型的人。以後做題時,可以把cos想像成卑鄙小人,這樣,就不容易在把加減號弄錯了。把數學公式想像成有趣的人或其它事物,是一件很好玩的事。這樣生動的記憶更深刻


要成為天才,你必須 使用直覺(或者圖形),而不是符號(或者文字)進行思考。這是很顯然的事情,因為人腦根本不是用符號進行思考的。符號只是不同的人腦之間進行信息交互的媒體,就像電腦之間的網線上傳輸的信號,它並不存在於思維活動中。有些人可能會告訴你,直覺是不可靠的。這些人並不是天才,所以不用聽他們說什麼。直覺可靠與否,是由你自己的造詣決定的。這些人沒有得到可靠的直覺,所以他們就連直覺的價值一起給抹殺了。這裡面也許有嫉妒或者故意誤導的成分。真正的天才,比如 Nash 和 Feynman,都是用直覺思考的。別人的公式在進入他們頭腦裡時,首先被翻譯成某種「思維模型」,然後他們的頭腦對這種模型進行思考。他們通過直覺對這些模型進行變換操作,得出結果。然後他們用符號把這結果表示出來,為的是給其他人看。那些完全用公式進行推導的人,往往是紙上談兵,只能做出衍生的結果,而不能做出突破性的發現。

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