Bu konu yeni müfredattan (Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli) kaldırıldı; ancak geçiş dönemi nedeniyle ~2027 YKS'ye kadar sınavda çıkmaya devam ediyor.
Toplam-fark ve iki kat açı formüllerinin doğal devamı olan üç formül ailesini öğreneceğiz: yarım açı formülleri (bir açının yarısının sinüs-kosinüs-tanjantı), toplam-çarpım (iki trigonometrik değerin toplamını çarpıma çevirme) ve çarpım-toplam (çarpımı toplama çevirme). Bu formüller, doğrudan hesaplanamayan açıları (8π, 12π gibi) değerlendirmeye, trigonometrik denklemleri çarpanlara ayırmaya ve integral hesaplarında ifadeleri sadeleştirmeye yarar. Hepsi iki kat açı formüllerinden türer; ezberden çok nereden geldiğini kavramaya odaklanacağız. Bol örnek ve "Sıra Sende" alıştırmalarıyla pekiştireceğiz.
1. Yarım Açı Formülleri (Sinüs ve Kosinüs)
İki kat açı kosinüs formülünü hatırla: cos2x=1−2sin2x=2cos2x−1. Burada 2x yerine α, dolayısıyla x yerine 2α yazarsak yarım açı formüllerini elde ederiz:
sin22α=21−cosαcos22α=21+cosα
Kök alınca işaret, 2α'nin bulunduğu bölgeye göre belirlenir:
sin2α=±21−cosαcos2α=±21+cosα
Örnek
Soru
cos22,5∘ değerini bulunuz.
22,5∘, 45∘'nin yarısıdır. cos45∘=22 bilinen bir değerdir; yarım açı kosinüs formülünü kullan.
22,5∘=245∘, yani α=45∘ ve cos45∘=22.
22,5∘ I. bölgededir, kosinüs pozitiftir:
cos22,5∘=21+cos45∘=21+22=42+2=22+2.
Sonuç:cos22,5∘=22+2.
2. Yarım Açı Tanjant Formülü
Tanjant için sinüs ve kosinüs yarım açılarını oranlarsak, paydan ve paydayı düzenleyince çok kullanışlı iki biçim çıkar:
tan2α=1+cosαsinα=sinα1−cosα
Bu iki biçim birbirine eşittir (eşleniklerle çarpınca aynı sonuca varır) ve içinde kök bulunmaz — bu yüzden işaret derdi yoktur, doğrudan değer verir.
Örnek
Soru
tan2α değerini, cosα=53 ve α I. bölgede iken bulunuz.
Önce sinα'yı bul (I. bölgede pozitif), sonra tan2α=sinα1−cosα biçimini kullan.
Tersine, iki trigonometrik değerin çarpımını toplama çevirmek (özellikle integralde) gerekir. Bu formüller toplam-fark formüllerini toplayıp çıkararak elde edilir:
İki kat ve yarım açı değerlerini görmek için bilinen üçgenler işe yarar: 45-45-90 ve 30-60-90 üçgenleri, 8π ve 12π gibi yarım açıların türetildiği temel değerleri verir.
Şekil 1 — 45-45-90 üçgeni. cos45∘=sin45∘=22 buradan okunur; 22,5∘=245∘ değerleri bu temel değerden yarım açı formülüyle türetilir.Şekil 2 — 30-60-90 üçgeni. sin30∘=21, cos30∘=23 değerleri; toplam-çarpım örneklerinde 30∘ ve 60∘ bu üçgenden gelir.
Çözümlü Örnekler
Örnek
Soru
sin22,5∘ değerini bulunuz.
22,5∘=245∘, cos45∘=22; 22,5∘ I. bölgede, sinüs pozitif.
Yarım açı sinüs formülü:
sin22,5∘=21−cos45∘=21−22=42−2=22−2.
Sonuç:sin22,5∘=22−2.
Örnek
Soru
cos75∘−cos15∘ değerini bulunuz.
cosA−cosB formülünde eksi işareti ve çift sinüs vardır: −2sin2A+Bsin2A−B.
sin2α=51 ve 2α I. bölgede iken cosα değerini bul.
Yarım açı formülünü ters yönde kullan: cosα=1−2sin22α (iki kat açı formülü).
İki kat açı kosinüs formülü: cosα=1−2sin22α.
sin22α=(51)2=51.
cosα=1−2⋅51=1−52=53.
Sonuç:cosα=53.
Sık Yapılan Hatalar
Yarım açıda işareti unutmak.sin2α ve cos2α kök içerir; başına ± gelir ve işaret 2α'nin bölgesine göre seçilir, α'nın bölgesine göre değil.
cosA−cosB formülünde işareti karıştırmak. Bu tek formülde başta eksi vardır ve iki sinüs çarpılır: −2sin2A+Bsin2A−B.
Toplam-çarpımda yarı toplam/yarı fark yerine A,B'yi yazmak. Argümanlar daima 2A+B ve 2A−B'dir, A ve B değil.
Çarpım-toplamdaki 21 katsayısını düşürmek.sinAcosB=21[…]; 2sinAcosB verilmedikçe 21 kalır.
Not: Bu üç formül ailesini ezberlemek yerine kaynaklarını hatırla: yarım açı, cos2x'in iki yazılışından; toplam-çarpım ve çarpım-toplam ise toplam-fark formüllerini toplayıp çıkarmaktan gelir. Bir denklemde toplam görünce çarpıma (çarpanlara ayırmak için), çarpım görünce toplama (integral/sadeleştirme için) geçmeyi refleks hâline getir.
Sınav Tarzı Sorular
Aşağıdaki sorular, konuyu sınav formatında (5 şıklı) pekiştirmen için özgün biçimde hazırlanmıştır.
Çözümlü Sorular
Her soruyu önce kendin dene; takıldığında Çözüme Bak.
Soru 1Orta
cosα=−257 ve α II. bölgede iken tan2α değeri kaçtır?
α II. bölgede olduğundan sinα>0: sinα=1−cos2α=1−62549=625576=2524.
Yarım açı tanjant formülü: tan2α=sinα1−cosα=25241−(−257)=25242532=2432=34.
İstersen 1+cosαsinα=1−2572524=25182524=34 ile de aynı sonuç bulunur.
12π=15∘=230∘; 12π I. bölgede olduğundan sinüs pozitiftir.
Yarım açı sinüs formülü: sin15∘=21−cos30∘ ve cos30∘=23.
=21−23=42−3=22−3.
Sonuç:22−3 (B).
Soru 5Orta
Bir aydınlatma projesinde iki farklı ışığın parlaklık katkısı L=sin80∘+sin40∘ ifadesiyle veriliyor. Bu ifade sadeleştirildiğinde aşağıdakilerden hangisine eşittir?