Trong toán học , các đẳng thức lượng giác là các phương trình chứa các hàm lượng giác , đúng với một dải lớn các giá trị của biến số .
Các đẳng thức này hữu ích cho việc rút gọn các biểu thức chứa hàm lượng giác. Ví dụ trong việc tính tích phân với các hàm không phải là lượng giác: có thể thay chúng bằng các hàm lượng giác và dùng các đẳng thức lượng giác để đơn giản hóa phép tính.
Bản mẫu:Xem thêm
tan
(
x
)
=
sin
(
x
)
cos
(
x
)
cot
(
x
)
=
cos
(
x
)
sin
(
x
)
=
1
tan
(
x
)
{\displaystyle \tan(x)={\frac {\sin(x)}{\cos(x)}}\qquad \operatorname {cot} (x)={\frac {\cos(x)}{\sin(x)}}={\frac {1}{\tan(x)}}}
Các đẳng thức sau dựa vào định lý Pytago .
sin
2
(
x
)
+
cos
2
(
x
)
=
1
{\displaystyle \sin ^{2}(x)+\cos ^{2}(x)=1\;}
tan
2
(
x
)
+
1
=
sec
2
(
x
)
=
1
cos
2
(
x
)
{\displaystyle \tan ^{2}(x)+1=\sec ^{2}(x)={\frac {1}{\cos ^{2}(x)}}}
cot
2
(
x
)
+
1
=
csc
2
(
x
)
=
1
sin
2
(
x
)
{\displaystyle \cot ^{2}(x)+1=\csc ^{2}(x)={\frac {1}{\sin ^{2}(x)}}}
Đẳng thức thứ 2 và 3 có thể suy ra từ đẳng thức đầu bởi chia nó cho cos²(x ) và sin²(x ).
sửa
sửa
Thay x /2 cho x trong công thức trên, rồi giải phương trình cho cos(x /2) và sin(x /2) để thu được:
sin
(
x
2
)
=
±
1
−
cos
(
x
)
2
{\displaystyle \sin \left({\frac {x}{2}}\right)=\pm \,{\sqrt {\frac {1-\cos(x)}{2}}}}
cos
(
x
2
)
=
±
1
+
cos
(
x
)
2
{\displaystyle \cos \left({\frac {x}{2}}\right)=\pm \,{\sqrt {\frac {1+\cos(x)}{2}}}}
Dẫn đến:
tan
(
x
2
)
=
sin
(
x
/
2
)
cos
(
x
/
2
)
=
±
1
−
cos
x
1
+
cos
x
.
(
1
)
{\displaystyle \tan \left({\frac {x}{2}}\right)={\sin(x/2) \over \cos(x/2)}=\pm \,{\sqrt {1-\cos x \over 1+\cos x}}.\qquad \qquad (1)}
Nhân với mẫu số và tử số 1 + cos x , rồi dùng định lý Pytago để đơn giản hóa:
tan
(
x
2
)
=
±
(
1
−
cos
x
)
(
1
+
cos
x
)
(
1
+
cos
x
)
(
1
+
cos
x
)
=
±
1
−
cos
2
x
(
1
+
cos
x
)
2
{\displaystyle \tan \left({\frac {x}{2}}\right)=\pm \,{\sqrt {(1-\cos x)(1+\cos x) \over (1+\cos x)(1+\cos x)}}=\pm \,{\sqrt {1-\cos ^{2}x \over (1+\cos x)^{2}}}}
=
sin
x
1
+
cos
x
.
{\displaystyle ={\sin x \over 1+\cos x}.}
Tương tự, lại nhân với mẫu số và tử số của phương trình (1) bởi 1 − cos x , rồi đơn giản hóa:
tan
(
x
2
)
=
±
(
1
−
cos
x
)
(
1
−
cos
x
)
(
1
+
cos
x
)
(
1
−
cos
x
)
=
±
(
1
−
cos
x
)
2
(
1
−
cos
2
x
)
{\displaystyle \tan \left({\frac {x}{2}}\right)=\pm \,{\sqrt {(1-\cos x)(1-\cos x) \over (1+\cos x)(1-\cos x)}}=\pm \,{\sqrt {(1-\cos x)^{2} \over (1-\cos ^{2}x)}}}
=
1
−
cos
x
sin
x
.
{\displaystyle ={1-\cos x \over \sin x}.}
Suy ra:
tan
(
x
2
)
=
sin
(
x
)
1
+
cos
(
x
)
=
1
−
cos
(
x
)
sin
(
x
)
.
{\displaystyle \tan \left({\frac {x}{2}}\right)={\frac {\sin(x)}{1+\cos(x)}}={\frac {1-\cos(x)}{\sin(x)}}.}
Nếu
t
=
tan
(
x
2
)
,
{\displaystyle t=\tan \left({\frac {x}{2}}\right),}
thì:
sin
(
x
)
=
2
t
1
+
t
2
{\displaystyle \sin(x)={\frac {2t}{1+t^{2}}}}
and
cos
(
x
)
=
1
−
t
2
1
+
t
2
{\displaystyle \cos(x)={\frac {1-t^{2}}{1+t^{2}}}}
and
e
i
x
=
1
+
i
t
1
−
i
t
.
{\displaystyle e^{ix}={\frac {1+it}{1-it}}.}
Phương pháp dùng t thay thế như trên hữu ích trong giải tích để chuyển các tỷ lệ thức chứa sin(x ) và cos(x ) thành hàm của t . Cách này giúp tính đạo hàm của biểu thức dễ dàng.
arcsin
(
x
)
+
arccos
(
x
)
=
π
/
2
{\displaystyle \arcsin(x)+\arccos(x)=\pi /2\;}
arctan
(
x
)
+
arccot
(
x
)
=
π
/
2.
{\displaystyle \arctan(x)+\operatorname {arccot}(x)=\pi /2.\;}
arctan
(
x
)
+
arctan
(
1
/
x
)
=
{
π
/
2
,
n
e
^
´
u
x
>
0
−
π
/
2
,
n
e
^
´
u
x
<
0
.
{\displaystyle \arctan(x)+\arctan(1/x)=\left\{{\begin{matrix}\pi /2,&{\mbox{n}}{\acute {\hat {\mbox{e}}}}{\mbox{u}}\ x>0\\-\pi /2,&{\mbox{n}}{\acute {\hat {\mbox{e}}}}{\mbox{u}}\ x<0\end{matrix}}\right..}
arctan
(
x
)
+
arctan
(
y
)
=
arctan
(
x
+
y
1
−
x
y
)
{\displaystyle \arctan(x)+\arctan(y)=\arctan \left({\frac {x+y}{1-xy}}\right)\;}
arctan
(
x
)
−
arctan
(
y
)
=
arctan
(
x
−
y
1
+
x
y
)
{\displaystyle \arctan(x)-\arctan(y)=\arctan \left({\frac {x-y}{1+xy}}\right)\;}
sin
(
arccos
(
x
)
)
=
1
−
x
2
{\displaystyle \sin(\arccos(x))={\sqrt {1-x^{2}}}\,}
cos
(
arcsin
(
x
)
)
=
1
−
x
2
{\displaystyle \cos(\arcsin(x))={\sqrt {1-x^{2}}}\,}
sin
(
arctan
(
x
)
)
=
x
1
+
x
2
{\displaystyle \sin(\arctan(x))={\frac {x}{\sqrt {1+x^{2}}}}}
cos
(
arctan
(
x
)
)
=
1
1
+
x
2
{\displaystyle \cos(\arctan(x))={\frac {1}{\sqrt {1+x^{2}}}}}
tan
(
arcsin
(
x
)
)
=
x
1
−
x
2
{\displaystyle \tan(\arcsin(x))={\frac {x}{\sqrt {1-x^{2}}}}}
tan
(
arccos
(
x
)
)
=
1
−
x
2
x
{\displaystyle \tan(\arccos(x))={\frac {\sqrt {1-x^{2}}}{x}}}
Richard Feynman từ nhỏ đã nhớ đẳng thức sau:
cos
20
∘
⋅
cos
40
∘
⋅
cos
80
∘
=
1
8
.
{\displaystyle \cos 20^{\circ }\cdot \cos 40^{\circ }\cdot \cos 80^{\circ }={\frac {1}{8}}.}
Tuy nhiên nó là trường hợp riêng của:
∏
j
=
0
k
−
1
cos
(
2
j
x
)
=
sin
(
2
k
x
)
2
k
sin
(
x
)
.
{\displaystyle \prod _{j=0}^{k-1}\cos(2^{j}x)={\frac {\sin(2^{k}x)}{2^{k}\sin(x)}}.}
Đẳng thức số sau chưa được tổng quát hóa với biến số:
cos
24
∘
+
cos
48
∘
+
cos
96
∘
+
cos
168
∘
=
1
2
{\displaystyle \cos 24^{\circ }+\cos 48^{\circ }+\cos 96^{\circ }+\cos 168^{\circ }={\frac {1}{2}}}
Đẳng thức sau cho thấy đặc điểm của số 21:
cos
(
2
π
21
)
+
cos
(
2
⋅
2
π
21
)
+
cos
(
4
⋅
2
π
21
)
{\displaystyle \cos \left({\frac {2\pi }{21}}\right)\,+\,\cos \left(2\cdot {\frac {2\pi }{21}}\right)\,+\,\cos \left(4\cdot {\frac {2\pi }{21}}\right)}
+
cos
(
5
⋅
2
π
21
)
+
cos
(
8
⋅
2
π
21
)
+
cos
(
10
⋅
2
π
21
)
=
1
2
.
{\displaystyle \,+\,\cos \left(5\cdot {\frac {2\pi }{21}}\right)\,+\,\cos \left(8\cdot {\frac {2\pi }{21}}\right)\,+\,\cos \left(10\cdot {\frac {2\pi }{21}}\right)={\frac {1}{2}}.}
Một cách tính pi có thể dựa vào đẳng thức số sau, do John Machin tìm thấy:
π
4
=
4
arctan
1
5
−
arctan
1
239
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=4\arctan {\frac {1}{5}}-\arctan {\frac {1}{239}}}
hay dùng công thức Euler :
π
4
=
5
arctan
1
7
+
2
arctan
3
79
.
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=5\arctan {\frac {1}{7}}+2\arctan {\frac {3}{79}}.}
Một số giá trị lượng giác thông dụng:
sin
0
=
sin
0
∘
=
0
=
cos
90
∘
=
cos
(
π
2
)
sin
(
π
6
)
=
sin
30
∘
=
1
2
=
cos
60
∘
=
cos
(
π
3
)
sin
(
π
4
)
=
sin
45
∘
=
2
2
=
cos
45
∘
=
cos
(
π
4
)
sin
(
π
3
)
=
sin
60
∘
=
3
2
=
cos
30
∘
=
cos
(
π
6
)
sin
(
π
2
)
=
sin
90
∘
=
1
=
cos
0
∘
=
cos
0
tan
0
=
tan
0
∘
=
0
=
cot
90
∘
=
cot
(
π
2
)
tan
(
π
6
)
=
tan
30
∘
=
3
3
=
cot
60
∘
=
cot
(
π
3
)
tan
(
π
4
)
=
tan
45
∘
=
1
=
cot
45
∘
=
cot
(
π
4
)
tan
(
π
3
)
=
tan
60
∘
=
3
=
cot
30
∘
=
cot
(
π
6
)
{\displaystyle {\begin{matrix}\sin 0&=&\sin 0^{\circ }&=&0&=&\cos 90^{\circ }&=&\cos \left({\frac {\pi }{2}}\right)\\\\\sin \left({\frac {\pi }{6}}\right)&=&\sin 30^{\circ }&=&{\frac {1}{2}}&=&\cos 60^{\circ }&=&\cos \left({\frac {\pi }{3}}\right)\\\\\sin \left({\frac {\pi }{4}}\right)&=&\sin 45^{\circ }&=&{\frac {\sqrt {2}}{2}}&=&\cos 45^{\circ }&=&\cos \left({\frac {\pi }{4}}\right)\\\\\sin \left({\frac {\pi }{3}}\right)&=&\sin 60^{\circ }&=&{\frac {\sqrt {3}}{2}}&=&\cos 30^{\circ }&=&\cos \left({\frac {\pi }{6}}\right)\\\\\sin \left({\frac {\pi }{2}}\right)&=&\sin 90^{\circ }&=&1&=&\cos 0^{\circ }&=&\cos 0\\\\\tan 0&=&\tan 0^{\circ }&=&0&=&\cot 90^{\circ }&=&\cot \left({\frac {\pi }{2}}\right)\\\\\tan \left({\frac {\pi }{6}}\right)&=&\tan 30^{\circ }&=&{\frac {\sqrt {3}}{3}}&=&\cot 60^{\circ }&=&\cot \left({\frac {\pi }{3}}\right)\\\\\tan \left({\frac {\pi }{4}}\right)&=&\tan 45^{\circ }&=&1&=&\cot 45^{\circ }&=&\cot \left({\frac {\pi }{4}}\right)\\\\\tan \left({\frac {\pi }{3}}\right)&=&\tan 60^{\circ }&=&{\sqrt {3}}&=&\cot 30^{\circ }&=&\cot \left({\frac {\pi }{6}}\right)\end{matrix}}}
sin
π
7
=
7
6
−
7
189
∑
j
=
0
∞
(
3
j
+
1
)
!
189
j
j
!
(
2
j
+
2
)
!
{\displaystyle \sin {\frac {\pi }{7}}={\frac {\sqrt {7}}{6}}-{\frac {\sqrt {7}}{189}}\sum _{j=0}^{\infty }{\frac {(3j+1)!}{189^{j}j!\,(2j+2)!}}\!}
sin
π
18
=
1
6
∑
j
=
0
∞
(
3
j
)
!
27
j
j
!
(
2
j
+
1
)
!
{\displaystyle \sin {\frac {\pi }{18}}={\frac {1}{6}}\sum _{j=0}^{\infty }{\frac {(3j)!}{27^{j}j!\,(2j+1)!}}\!}
Dùng tỷ lệ vàng φ:
cos
(
π
5
)
=
cos
36
∘
=
5
+
1
4
=
ϕ
/
2
{\displaystyle \cos \left({\frac {\pi }{5}}\right)=\cos 36^{\circ }={{\sqrt {5}}+1 \over 4}=\phi /2}
sin
(
π
10
)
=
sin
18
∘
=
5
−
1
4
=
φ
−
1
2
=
1
2
φ
{\displaystyle \sin \left({\frac {\pi }{10}}\right)=\sin 18^{\circ }={{\sqrt {5}}-1 \over 4}={\varphi -1 \over 2}={1 \over 2\varphi }}
-
-
−
sin
(
π
7
)
sin
2
(
2
π
7
)
+
sin
(
3
π
7
)
sin
2
(
π
7
)
+
sin
(
2
π
7
)
sin
2
(
3
π
7
)
=
2
7
{\displaystyle -{\frac {\sin({\frac {\pi }{7}})}{\sin ^{2}({\frac {2\pi }{7}})}}+{\frac {\sin({\frac {3\pi }{7}})}{\sin ^{2}({\frac {\pi }{7}})}}+{\frac {\sin({\frac {2\pi }{7}})}{\sin ^{2}({\frac {3\pi }{7}})}}=2{\sqrt {7}}}
sin
2
(
π
7
)
sin
4
(
2
π
7
)
+
sin
2
(
3
π
7
)
sin
4
(
π
7
)
+
sin
2
(
2
π
7
)
sin
4
(
3
π
7
)
=
28
{\displaystyle {\frac {\sin ^{2}({\frac {\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {2\pi }{7}})}}+{\frac {\sin ^{2}({\frac {3\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {\pi }{7}})}}+{\frac {\sin ^{2}({\frac {2\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {3\pi }{7}})}}=28}
sin
2
(
π
7
)
sin
4
(
2
π
7
)
(
4
sin
(
π
7
)
sin
(
2
π
7
)
−
2
sin
(
3
π
7
)
sin
(
π
7
)
)
+
sin
2
(
3
π
7
)
sin
4
(
π
7
)
(
2
sin
(
2
π
7
)
sin
(
3
π
7
)
+
4
sin
(
3
π
7
)
sin
(
π
7
)
)
−
sin
2
(
2
π
7
)
sin
4
(
3
π
7
)
(
2
sin
(
π
7
)
sin
(
2
π
7
)
+
4
sin
(
2
π
7
)
sin
(
3
π
7
)
)
=
280
{\displaystyle {\frac {\sin ^{2}({\frac {\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {2\pi }{7}})}}({\frac {4\sin({\frac {\pi }{7}})}{\sin({\frac {2\pi }{7}})}}-{\frac {2\sin({\frac {3\pi }{7}})}{\sin({\frac {\pi }{7}})}})+{\frac {\sin ^{2}({\frac {3\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {\pi }{7}})}}({\frac {2\sin({\frac {2\pi }{7}})}{\sin({\frac {3\pi }{7}})}}+{\frac {4\sin({\frac {3\pi }{7}})}{\sin({\frac {\pi }{7}})}})-{\frac {\sin ^{2}({\frac {2\pi }{7}})}{\sin ^{4}({\frac {3\pi }{7}})}}({\frac {2\sin({\frac {\pi }{7}})}{\sin({\frac {2\pi }{7}})}}+{\frac {4\sin({\frac {2\pi }{7}})}{\sin({\frac {3\pi }{7}})}})=280}
cos
(
π
17
)
=
1
8
(
2
(
2
17
(
17
−
17
)
2
−
17
−
17
2
−
4
34
+
2
17
+
3
17
+
17
+
34
−
2
17
+
17
+
15
)
)
{\displaystyle \cos({\frac {\pi }{17}})={\frac {1}{8}}{\sqrt {(}}2(2{\sqrt {{\sqrt {\frac {17(17-{\sqrt {17}})}{2}}}-{\sqrt {\frac {17-{\sqrt {17}}}{2}}}-4{\sqrt {34+2{\sqrt {17}}}}+3{\sqrt {17}}+17}}+{\sqrt {34-2{\sqrt {17}}}}+{\sqrt {17}}+15))}
tan
(
π
120
)
=
8
−
2
(
2
−
3
)
(
3
−
5
)
−
2
(
2
+
3
)
(
5
+
5
)
8
+
2
(
2
−
3
)
(
3
−
5
)
+
2
(
2
+
3
)
(
5
+
5
)
{\displaystyle \tan({\frac {\pi }{120}})={\sqrt {\frac {8-{\sqrt {2(2-{\sqrt {3}})(3-{\sqrt {5}})}}-{\sqrt {2(2+{\sqrt {3}})(5+{\sqrt {5}})}}}{8+{\sqrt {2(2-{\sqrt {3}})(3-{\sqrt {5}})}}+{\sqrt {2(2+{\sqrt {3}})(5+{\sqrt {5}})}}}}}}
cos
(
π
240
)
=
1
16
(
2
−
2
+
2
(
2
(
5
+
5
)
+
3
−
15
)
+
2
+
2
+
2
(
6
(
5
+
5
)
+
5
−
1
)
)
{\displaystyle \cos({\frac {\pi }{240}})={\frac {1}{16}}({\sqrt {2-{\sqrt {2+{\sqrt {2}}}}}}({\sqrt {2(5+{\sqrt {5}})}}+{\sqrt {3}}-{\sqrt {15}})+{\sqrt {{\sqrt {2+{\sqrt {2}}}}+2}}({\sqrt {6(5+{\sqrt {5}})}}+{\sqrt {5}}-1))}
π
4
=
cot
−
1
(
2
)
+
cot
−
1
(
3
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=\cot ^{-1}(2)+\cot ^{-1}(3)}
π
4
=
cot
−
1
(
2
)
+
cot
−
1
(
5
)
+
cot
−
1
(
8
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=\cot ^{-1}(2)+\cot ^{-1}(5)+\cot ^{-1}(8)}
π
4
=
2
cot
−
1
(
3
)
+
cot
−
1
(
7
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=2\cot ^{-1}(3)+\cot ^{-1}(7)}
π
4
=
3
cot
−
1
(
4
)
+
cot
−
1
(
99
5
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=3\cot ^{-1}(4)+\cot ^{-1}({\frac {99}{5}})}
π
4
=
4
cot
−
1
(
5
)
−
cot
−
1
(
239
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=4\cot ^{-1}(5)-\cot ^{-1}(239)}
π
4
=
4
cot
−
1
(
5
)
−
cot
−
1
(
70
)
+
cot
−
1
(
99
)
π
4
=
5
cot
−
1
(
6
)
−
cot
−
1
(
503
16
)
−
cot
−
1
(
117
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=4\cot ^{-1}(5)-\cot ^{-1}(70)+\cot ^{-1}(99){\frac {\pi }{4}}=5\cot ^{-1}(6)-\cot ^{-1}({\frac {503}{16}})-\cot ^{-1}(117)}
π
4
=
5
cot
−
1
(
7
)
+
2
cot
−
1
(
79
3
)
π
4
=
6
cot
−
1
(
8
)
+
cot
−
1
(
99
5
)
−
3
cot
−
1
(
268
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=5\cot ^{-1}(7)+2\cot ^{-1}({\frac {79}{3}}){\frac {\pi }{4}}=6\cot ^{-1}(8)+\cot ^{-1}({\frac {99}{5}})-3\cot ^{-1}(268)}
π
4
=
8
cot
−
1
(
10
)
−
cot
−
1
(
239
)
−
4
cot
−
1
(
515
)
π
4
=
8
cot
−
1
(
10
)
−
2
cot
−
1
(
452761
2543
)
−
cot
−
1
(
1393
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=8\cot ^{-1}(10)-\cot ^{-1}(239)-4\cot ^{-1}(515){\frac {\pi }{4}}=8\cot ^{-1}(10)-2\cot ^{-1}({\frac {452761}{2543}})-\cot ^{-1}(1393)}
π
4
=
8
cot
−
1
(
10
)
−
cot
−
1
(
100
)
−
cot
−
1
(
515
)
−
cot
−
1
(
371498882
3583
)
π
4
=
12
cot
−
1
(
18
)
+
3
cot
−
1
(
70
)
+
5
cot
−
1
(
99
)
+
8
cot
−
1
(
307
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=8\cot ^{-1}(10)-\cot ^{-1}(100)-\cot ^{-1}(515)-\cot ^{-1}({\frac {371498882}{3583}}){\frac {\pi }{4}}=12\cot ^{-1}(18)+3\cot ^{-1}(70)+5\cot ^{-1}(99)+8\cot ^{-1}(307)}
π
4
=
12
cot
−
1
(
18
)
+
8
cot
−
1
(
99
)
+
3
cot
−
1
(
239
)
+
8
cot
−
1
(
307
)
{\displaystyle {\frac {\pi }{4}}=12\cot ^{-1}(18)+8\cot ^{-1}(99)+3\cot ^{-1}(239)+8\cot ^{-1}(307)}
sửa
Các hàm lượng giác tuần hoàn, do vậy để tìm hàm nghịch đảo, cần giới hạn miền của hàm. Dươi đây là định nghĩa các hàm lượng giác nghịch đảo:
Giới hạn miền
Định nghĩa
-π/2 < y < π/2
y = arcsin(x ) khi và chỉ khi x = sin(y )
0 < y < π
y = arccos(x ) khi và chỉ khi x = cos(y )
-π/2 < y < π/2
y = arctan(x ) khi và chỉ khi x = tan(y )
-π/2 < y < π/2 và y ≠ 0
y = arccot(x ) khi và chỉ khi x = cot(y )
0 < y < π và y ≠ π/2
y = arcsec(x ) khi và chỉ khi x = sec(y )
-π/2 < y < π/2 và y ≠ 0
y = arccsc(x ) khi và chỉ khi x = csc(y )
Các hàm nghịch đảo có thể được ký hiệu là sin−1 hay cos−1 thay cho arcsin và arccos. Việc dùng ký hiệu mũ có thể gây nhầm lẫn với hàm mũ của hàm lượng giác.
Các hàm lượng giác nghịch đảo cũng có thể được định nghĩa bằng chuỗi vô hạn :
arcsin
z
=
z
+
(
1
2
)
z
3
3
+
(
1
⋅
3
2
⋅
4
)
z
5
5
+
(
1
⋅
3
⋅
5
2
⋅
4
⋅
6
)
z
7
7
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
(
2
n
)
!
2
2
n
(
n
!
)
2
)
z
2
n
+
1
(
2
n
+
1
)
|
z
|
<
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\arcsin z&=&z+\left({\frac {1}{2}}\right){\frac {z^{3}}{3}}+\left({\frac {1\cdot 3}{2\cdot 4}}\right){\frac {z^{5}}{5}}+\left({\frac {1\cdot 3\cdot 5}{2\cdot 4\cdot 6}}\right){\frac {z^{7}}{7}}+\cdots \\&=&\sum _{n=0}^{\infty }\left({\frac {(2n)!}{2^{2n}(n!)^{2}}}\right){\frac {z^{2n+1}}{(2n+1)}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|<1}
arccos
z
=
π
2
−
arcsin
z
=
π
2
−
(
z
+
(
1
2
)
z
3
3
+
(
1
⋅
3
2
⋅
4
)
z
5
5
+
(
1
⋅
3
⋅
5
2
⋅
4
⋅
6
)
z
7
7
+
⋯
)
=
π
2
−
∑
n
=
0
∞
(
(
2
n
)
!
2
2
n
(
n
!
)
2
)
z
2
n
+
1
(
2
n
+
1
)
|
z
|
<
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\arccos z&=&{\frac {\pi }{2}}-\arcsin z\\&=&{\frac {\pi }{2}}-(z+\left({\frac {1}{2}}\right){\frac {z^{3}}{3}}+\left({\frac {1\cdot 3}{2\cdot 4}}\right){\frac {z^{5}}{5}}+\left({\frac {1\cdot 3\cdot 5}{2\cdot 4\cdot 6}}\right){\frac {z^{7}}{7}}+\cdots )\\&=&{\frac {\pi }{2}}-\sum _{n=0}^{\infty }\left({\frac {(2n)!}{2^{2n}(n!)^{2}}}\right){\frac {z^{2n+1}}{(2n+1)}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|<1}
arctan
z
=
z
−
z
3
3
+
z
5
5
−
z
7
7
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
z
2
n
+
1
2
n
+
1
|
z
|
<
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\arctan z&=&z-{\frac {z^{3}}{3}}+{\frac {z^{5}}{5}}-{\frac {z^{7}}{7}}+\cdots \\&=&\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}z^{2n+1}}{2n+1}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|<1}
arccos
z
=
arcsin
(
z
−
1
)
=
z
−
1
+
(
1
2
)
z
−
3
3
+
(
1
⋅
3
2
⋅
4
)
z
−
5
5
+
(
1
⋅
3
⋅
5
2
⋅
4
⋅
6
)
z
−
7
7
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
(
2
n
)
!
2
2
n
(
n
!
)
2
)
z
−
(
2
n
+
1
)
2
n
+
1
|
z
|
>
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\arccos z&=&\arcsin \left(z^{-1}\right)\\&=&z^{-1}+\left({\frac {1}{2}}\right){\frac {z^{-3}}{3}}+\left({\frac {1\cdot 3}{2\cdot 4}}\right){\frac {z^{-5}}{5}}+\left({\frac {1\cdot 3\cdot 5}{2\cdot 4\cdot 6}}\right){\frac {z^{-7}}{7}}+\cdots \\&=&\sum _{n=0}^{\infty }\left({\frac {(2n)!}{2^{2n}(n!)^{2}}}\right){\frac {z^{-(2n+1)}}{2n+1}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|>1}
arcsec
z
=
arccos
(
z
−
1
)
=
π
2
−
(
z
−
1
+
(
1
2
)
z
−
3
3
+
(
1
⋅
3
2
⋅
4
)
z
−
5
5
+
(
1
⋅
3
⋅
5
2
⋅
4
⋅
6
)
z
−
7
7
+
⋯
)
=
π
2
−
∑
n
=
0
∞
(
(
2
n
)
!
2
2
n
(
n
!
)
2
)
z
−
(
2
n
+
1
)
(
2
n
+
1
)
|
z
|
>
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\operatorname {arcsec} z&=&\arccos \left(z^{-1}\right)\\&=&{\frac {\pi }{2}}-(z^{-1}+\left({\frac {1}{2}}\right){\frac {z^{-3}}{3}}+\left({\frac {1\cdot 3}{2\cdot 4}}\right){\frac {z^{-5}}{5}}+\left({\frac {1\cdot 3\cdot 5}{2\cdot 4\cdot 6}}\right){\frac {z^{-7}}{7}}+\cdots )\\&=&{\frac {\pi }{2}}-\sum _{n=0}^{\infty }\left({\frac {(2n)!}{2^{2n}(n!)^{2}}}\right){\frac {z^{-(2n+1)}}{(2n+1)}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|>1}
arccot
z
=
π
2
−
arctan
z
=
π
2
−
(
z
−
z
3
3
+
z
5
5
−
z
7
7
+
⋯
)
=
π
2
−
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
z
2
n
+
1
2
n
+
1
|
z
|
<
1
{\displaystyle {\begin{matrix}\operatorname {arccot} z&=&{\frac {\pi }{2}}-\arctan z\\&=&{\frac {\pi }{2}}-(z-{\frac {z^{3}}{3}}+{\frac {z^{5}}{5}}-{\frac {z^{7}}{7}}+\cdots )\\&=&{\frac {\pi }{2}}-\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{n}z^{2n+1}}{2n+1}}\end{matrix}}\,\quad \left|z\right|<1}
Chúng cũng có thể được định nghĩa thông qua các biểu thức sau, dựa vào tính chất chúng là đạo hàm của các hàm khác.
arcsin
(
x
)
=
∫
0
x
1
1
−
z
2
d
z
,
|
x
|
<
1
{\displaystyle \arcsin \left(x\right)=\int _{0}^{x}{\frac {1}{\sqrt {1-z^{2}}}}\,\mathrm {d} z,\quad |x|<1}
arccos
(
x
)
=
∫
x
1
1
1
−
z
2
d
z
,
|
x
|
<
1
{\displaystyle \arccos \left(x\right)=\int _{x}^{1}{\frac {1}{\sqrt {1-z^{2}}}}\,\mathrm {d} z,\quad |x|<1}
arctan
(
x
)
=
∫
0
x
1
1
+
z
2
d
z
,
∀
x
∈
R
{\displaystyle \arctan \left(x\right)=\int _{0}^{x}{\frac {1}{1+z^{2}}}\,\mathrm {d} z,\quad \forall x\in \mathbb {R} }
arccot
(
x
)
=
∫
x
∞
1
z
2
+
1
d
z
,
z
>
0
{\displaystyle \operatorname {arccot} \left(x\right)=\int _{x}^{\infty }{\frac {1}{z^{2}+1}}\,\mathrm {d} z,\quad z>0}
arcsec
(
x
)
=
∫
x
1
1
|
z
|
z
2
−
1
d
z
,
x
>
1
{\displaystyle \operatorname {arcsec} \left(x\right)=\int _{x}^{1}{\frac {1}{|z|{\sqrt {z^{2}-1}}}}\,\mathrm {d} z,\quad x>1}
arccsc
(
x
)
=
∫
x
∞
−
1
|
z
|
z
2
−
1
d
z
,
x
>
1
{\displaystyle \operatorname {arccsc} \left(x\right)=\int _{x}^{\infty }{\frac {-1}{|z|{\sqrt {z^{2}-1}}}}\,\mathrm {d} z,\quad x>1}
Công thức trên cho phép mở rộng hàm lượng giác nghịch đảo ra cho các biến phức :
arcsin
(
z
)
=
−
i
log
(
i
(
z
+
1
−
z
2
)
)
{\displaystyle \arcsin(z)=-i\log \left(i\left(z+{\sqrt {1-z^{2}}}\right)\right)}
arccos
(
z
)
=
−
i
log
(
z
+
z
2
−
1
)
{\displaystyle \arccos(z)=-i\log \left(z+{\sqrt {z^{2}-1}}\right)}
arctan
(
z
)
=
i
2
log
(
1
−
i
z
1
+
i
z
)
{\displaystyle \arctan(z)={\frac {i}{2}}\log \left({\frac {1-iz}{1+iz}}\right)}
Xem thêm Danh sách tích phân với hàm lượng giác , Danh sách tích phân với hàm lượng giác ngược
sin
(
x
+
y
)
=
sin
x
cos
y
+
cos
x
sin
y
{\displaystyle \sin \left(x+y\right)=\sin x\cos y+\cos x\sin y}
sin
(
x
−
y
)
=
sin
x
cos
y
−
cos
x
sin
y
{\displaystyle \sin \left(x-y\right)=\sin x\cos y-\cos x\sin y}
cos
(
x
+
y
)
=
cos
x
cos
y
−
sin
x
sin
y
{\displaystyle \cos \left(x+y\right)=\cos x\cos y-\sin x\sin y}
cos
(
x
−
y
)
=
cos
x
cos
y
+
sin
x
sin
y
{\displaystyle \cos \left(x-y\right)=\cos x\cos y+\sin x\sin y}
sin
x
+
sin
y
=
2
sin
(
x
+
y
2
)
cos
(
x
−
y
2
)
{\displaystyle \sin x+\sin y=2\sin \left({\frac {x+y}{2}}\right)\cos \left({\frac {x-y}{2}}\right)}
sin
x
−
sin
y
=
2
cos
(
x
+
y
2
)
sin
(
x
−
y
2
)
{\displaystyle \sin x-\sin y=2\cos \left({\frac {x+y}{2}}\right)\sin \left({\frac {x-y}{2}}\right)}
cos
x
+
cos
y
=
2
cos
(
x
+
y
2
)
cos
(
x
−
y
2
)
{\displaystyle \cos x+\cos y=2\cos \left({\frac {x+y}{2}}\right)\cos \left({\frac {x-y}{2}}\right)}
cos
x
−
cos
y
=
−
2
sin
(
x
+
y
2
)
sin
(
x
−
y
2
)
{\displaystyle \cos x-\cos y=-2\sin \left({\frac {x+y}{2}}\right)\sin \left({\frac {x-y}{2}}\right)}
tan
x
+
tan
y
=
sin
(
x
+
y
)
cos
x
cos
y
{\displaystyle \tan x+\tan y={\frac {\sin \left(x+y\right)}{\cos x\cos y}}}
tan
x
−
tan
y
=
sin
(
x
−
y
)
cos
x
cos
y
{\displaystyle \tan x-\tan y={\frac {\sin \left(x-y\right)}{\cos x\cos y}}}
cot
x
+
cot
y
=
sin
(
x
+
y
)
sin
x
sin
y
{\displaystyle \cot x+\cot y={\frac {\sin \left(x+y\right)}{\sin x\sin y}}}
cot
x
−
cot
y
=
−
sin
(
x
−
y
)
sin
x
sin
y
{\displaystyle \cot x-\cot y={\frac {-\sin \left(x-y\right)}{\sin x\sin y}}}
