问题

为什么2sinα×cos2α=sin2α×cos2α?

回答
朋友,你提出的这个问题很有意思,我们来一步一步拆解一下,看看为什么会出现这个等式,以及它是否真的成立。

首先,我们先审视一下等式的两边:

左边: $2 sin alpha imes cos 2alpha$
右边: $sin 2alpha imes cos 2alpha$

乍一看,这两边似乎有点联系,但又不太一样。左边有个 $2 sin alpha$,右边有个 $sin 2alpha$。这让我想到三角函数里面一些很重要的倍角公式。

你还记得 $sin 2alpha$ 的倍角公式吗?它就是:

$sin 2alpha = 2 sin alpha cos alpha$

好,我们把这个公式代入到等式的右边来试试。

等式的右边是 $sin 2alpha imes cos 2alpha$。

如果我们把 $sin 2alpha$ 替换成 $2 sin alpha cos alpha$,那么右边就变成了:

$(2 sin alpha cos alpha) imes cos 2alpha$

整理一下,就是:

$2 sin alpha cos alpha cos 2alpha$

现在,我们对比一下修改后的右边和原来的左边:

左边: $2 sin alpha imes cos 2alpha$
修改后的右边: $2 sin alpha cos alpha cos 2alpha$

你发现什么了吗?这两边 并不相等!

左边是 $2 sin alpha cos 2alpha$,而右边是 $2 sin alpha cos alpha cos 2alpha$。

除非 $cos alpha = 1$ (或者 $cos alpha = 1$,或者 $sin alpha = 0$ 等特殊情况),否则这两者是不同的。

那么,为什么你觉得会相等呢?

有几种可能性:

1. 可能你记错了公式或者抄写的时候有误。 比如,你是不是想问 $2 sin alpha cos alpha = sin 2alpha$?这个是真的。
2. 可能等式在特定的条件下才成立。 就像我刚才说的,如果 $cos alpha = 1$(即 $alpha = 2kpi$,k为整数),那么左边变成 $2 sin(2kpi) imes cos(4kpi) = 2 imes 0 imes 1 = 0$。右边变成 $sin(4kpi) imes cos(4kpi) = 0 imes 1 = 0$。这时等式成立。但是这只是一个特例,不能说这个等式普遍成立。
3. 或者,你可能想问的是另一个形式的等式。 比如,有时候我们会遇到形如 $A imes B = C imes D$ 的问题,但在这里,左边的 $2sinalpha$ 和右边的 $sin 2alpha$ 之间是可以通过 $cos alpha$ 联系起来的。

让我再详细解释一下,如何才能让它们“看起来”或者“可能”联系起来:

我们回到右边的形式:$sin 2alpha imes cos 2alpha$

这里有一个 $sin 2alpha$。我们知道 $sin 2alpha = 2 sin alpha cos alpha$。

所以,右边可以写成 $(2 sin alpha cos alpha) imes cos 2alpha$。

而你的左边是 $2 sin alpha imes cos 2alpha$。

为了让左边变成右边,我们需要在左边乘以一个 $cos alpha$。

也就是说:
$2 sin alpha imes cos 2alpha quad xrightarrow{ ext{乘以} cos alpha} quad 2 sin alpha cos alpha imes cos 2alpha = sin 2alpha imes cos 2alpha$

反过来,如果从右边出发,要得到左边,我们需要在右边除以一个 $cos alpha$。

$sin 2alpha imes cos 2alpha quad xrightarrow{ ext{除以} cos alpha} quad frac{sin 2alpha}{cos alpha} imes cos 2alpha = frac{2 sin alpha cos alpha}{cos alpha} imes cos 2alpha = 2 sin alpha imes cos 2alpha$

所以,很明显,原式 $2sinalpha imes cos 2alpha = sin 2alpha imes cos 2alpha$ 并不普遍成立。

唯一的可能性就是,你在提出这个问题的时候,是不是在特定的语境下?

比如,是不是在某个方程里,有其他条件使得 $cos alpha = 1$ 或者 $cos alpha$ 被约掉了?

我们再换个角度,有没有其他公式可以联系到这两边?

我们有 $sin 2alpha$ 和 $cos 2alpha$。

右边是 $sin 2alpha cos 2alpha$。这让我想起了另一个倍角公式:$sin(2x) = 2 sin x cos x$。
如果我们把 $2alpha$ 看作是 $x$ 的两倍,即 $x = alpha$,那么 $sin 2alpha = 2 sin alpha cos alpha$。
如果把 $sin 2alpha cos 2alpha$ 看作是某个角的正弦的两倍,比如 $frac{1}{2} sin(2 imes 2alpha) = frac{1}{2} sin 4alpha$。
所以,右边也可以写成 $frac{1}{2} sin 4alpha$。

那么,你的问题就变成了:
$2 sin alpha imes cos 2alpha = frac{1}{2} sin 4alpha$

这看起来更复杂了,不太像一个直接能化简的等式。

总结一下:

你提出的等式 $2sinalpha imes cos 2alpha = sin 2alpha imes cos 2alpha$ 在一般情况下是不成立的。

通过三角函数倍角公式 $sin 2alpha = 2 sin alpha cos alpha$,我们可以看到:

左边是 $2 sin alpha cos 2alpha$
右边是 $(2 sin alpha cos alpha) cos 2alpha$

要让左边等于右边,除非 $cos alpha = 1$ (即 $alpha = 2kpi$),或者 $sin alpha = 0$ (即 $alpha = kpi$,此时 $cos 2alpha = cos 2kpi = 1$,左边 $2 imes 0 imes 1 = 0$,右边 $sin 2kpi imes cos 2kpi = 0 imes 1 = 0$)。

但这些都是特殊情况。

所以,如果不是我理解错了你的问题,那么这个等式本身就是不成立的。

会不会是题目本来是这样的:
证明 $2 sin alpha cos alpha cos 2alpha = sin 2alpha cos 2alpha$?
这个是对的,因为 $sin 2alpha = 2 sin alpha cos alpha$,代进去就成立了。

或者 证明 $2 sin alpha cos 2alpha = sin 2alpha$?
这个也不对。

再或者,你是不是想问:

“为什么 $2 sin alpha cos 2alpha$ 和 $sin 2alpha cos 2alpha$ 这两个表达式,都跟 $cos 2alpha$ 有关?”
确实,两个表达式都乘以了 $cos 2alpha$。

“为什么我在某些地方看到了这个等式?”
那很可能是因为那个地方有隐含的条件,或者是一个笔误。

希望我这样详细的解释,能够帮助你厘清这个等式的问题所在。如果你有更具体的上下文或者另一个角度的疑问,随时可以告诉我!

网友意见

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很明显就不是一个恒等式

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