关于sin(π/4)=2s(1-s²)^(1/2)的推导疑问及相关证明
理解cos(π/8)到√(1-s²)的转化及完整推导
首先,你卡住的这一步核心是三角函数的平方关系恒等式——这是三角函数里最基础的公式之一:
sin²θ + cos²θ = 1
已知s = sin(π/8),把θ换成π/8代入这个公式,就能得到:s² + cos²(π/8) = 1
接下来把cos²(π/8)单独移到等式右侧:cos²(π/8) = 1 - s²
因为π/8是第一象限的角(介于0到π/2之间),余弦值在第一象限是正数,所以对两边取算术平方根,就有:cos(π/8) = √(1 - s²),也就是你看到的(1-s²)^(1/2)(分数指数和平方根是完全等价的写法)。
接下来咱们把整个证明流程补完整,顺着你已经推导的步骤继续:
- 你已经得到:
sin(π/4) = 2sin(π/8)cos(π/8) = 2s·cos(π/8) - 代入刚才推出的
cos(π/8)=√(1-s²),等式变为:sin(π/4) = 2s·√(1-s²) - 我们知道
sin(π/4)=√2/2,把它代入左侧:√2/2 = 2s·√(1-s²) - 为了去掉根号,两边同时平方:
(√2/2)² = (2s·√(1-s²))²
计算两边结果:
左侧:(2)/4 = 1/2
右侧:4s²·(1 - s²) = 4s² - 4s⁴ - 现在等式简化为:
1/2 = 4s² - 4s⁴ - 两边同时乘以2消去分母:
1 = 8s² - 8s⁴ - 把所有项移到左侧整理成题目要求的形式:
8s⁴ - 8s² + 1 = 0
这样就完成了整个证明,核心就是先用平方关系把余弦转化为正弦的表达式,再通过平方去掉根号,最后整理出目标等式。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Juanma Eloy
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