The Trigonometry Formula for Double Angles is a continuation of the Sum and Difference of Trigonometry Angles Formula

After we previously studied Formulas for the Sum and Difference of Trigonometry Angles↝ , we continued the material to Trigonometry Formulas for Double Angles. The double angle in question is 2Ξ±2\alpha and also the angle 12Ξ±\dfrac12 \alpha.

Like the formula for the sum and difference of two angles, the double angle formula is used to determine the trigonometric value for an angle that is not a special angle (0∘,30∘,45∘,60∘,90∘0^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ, 90^\circ ) without calculating tools such as calculators or tables.

How to use this double angle formula? see the following review.

1. Double Angle Trigonometry Formula

We can obtain or prove this formula by using the trigonometry formula for the sum of two angles.

Proving the double angle trigonometry formula:

β˜…\bigstar Rumus Sinus sukta rangkap sin⁑2Ξ±=2sin⁑αcos⁑α \sin 2\alpha = 2 \sin \alpha \cos \alpha

Do not multiply sine roots: sin⁑(A+B)=sin⁑Acos⁑B+cos⁑Asin⁑B \sin (A+B) = \sin A \cos B + \cos A \sin B

sin⁑2α=sin⁑(α+α)=sin⁑αcos⁑α+cos⁑αsin⁑α=2sin⁑αcos⁑α\begin{align*}\sin 2\alpha &= \sin ( \alpha + \alpha ) \\ &= \sin \alpha \cos \alpha + \cos \alpha \sin \alpha \\ &= 2 \sin \alpha \cos \alpha \end{align*}

So it is proved: sin⁑2α=2sin⁑αcos⁑α \sin 2\alpha = 2 \sin \alpha \cos \alpha

β˜…\bigstar Rumus Cosinus sugat rangkap : cos⁑2Ξ±=cos⁑2Ξ±βˆ’sin⁑2Ξ± \cos 2\alpha = \cos ^2 \alpha - \sin ^2 \alpha

Ingat rumus cos⁑(A+B)=cos⁑Acos⁑Bβˆ’sin⁑Asin⁑B \cos (A + B) = \cos A \cos B - \sin A \sin B

cos⁑2Ξ±=cos⁑(Ξ±+Ξ±)=cos⁑αcosβ‘Ξ±βˆ’sin⁑αsin⁑α=cos⁑2Ξ±βˆ’sin⁑2Ξ±\begin{align*} \cos 2\alpha &= \cos (\alpha + \alpha ) \\ &= \cos \alpha \cos \alpha - \sin \alpha \sin \alpha \\ &= \cos ^2 \alpha - \sin ^2 \alpha \end{align*}

So it is proven: cos⁑2Ξ±=cos⁑2Ξ±βˆ’sin⁑2Ξ± \cos 2\alpha = \cos ^2 \alpha - \sin ^2 \alpha

Using the identity formula: sin⁑2A+cos⁑2A=1β†’sin⁑2A=1βˆ’cos⁑2A \sin ^2 A + \cos ^2 A = 1 \rightarrow \sin ^2 A = 1 - \cos ^2 A we obtain

β˜… \bigstar Rumus : cos⁑2Ξ±=2cos⁑2Ξ±βˆ’1 \cos 2\alpha = 2\cos ^2 \alpha - 1

cos⁑2Ξ±=cos⁑2Ξ±βˆ’sin⁑2Ξ±=cos⁑2Ξ±βˆ’(1βˆ’cos⁑2Ξ±)=2cos⁑2Ξ±βˆ’1\begin{align*}\cos 2\alpha &= \cos ^2 \alpha - \sin ^2 \alpha \\ &= \cos ^2 \alpha - (1 - \cos ^2 \alpha ) \\ &= 2\cos ^2 \alpha - 1 \end{align*}

Terbukti : cos⁑2Ξ±=2cos⁑2Ξ±βˆ’1 \cos 2\alpha = 2\cos ^2 \alpha - 1

β˜… \bigstar Rumus : cos⁑2Ξ±=1βˆ’2sin⁑2Ξ± \cos 2\alpha = 1 - 2\sin ^2 \alpha

cos⁑2Ξ±=cos⁑2Ξ±βˆ’sin⁑2Ξ±=(1βˆ’sin⁑2Ξ±)βˆ’sin⁑2Ξ±=1βˆ’2sin⁑2Ξ±\begin{align*}\cos 2\alpha &= \cos ^2 \alpha - \sin ^2 \alpha \\ &= ( 1 - \sin ^2 \alpha ) - \sin ^2 \alpha \\ &= 1 - 2\sin ^2 \alpha \end{align*}

Terbukti : cos⁑2Ξ±=1βˆ’2sin⁑2Ξ± \cos 2\alpha = 1 - 2\sin ^2 \alpha

β˜… \bigstar Tangent Double Angle Formula : tan⁑2Ξ±=2tan⁑α1βˆ’tan⁑2Ξ± \tan 2\alpha = \frac{2\tan \alpha }{1 - \tan ^2 \alpha }

Remember the formula : tan⁑(A+B)=tan⁑A+tan⁑B1βˆ’tan⁑Atan⁑B \tan (A + B) = \frac{\tan A + \tan B}{1 - \tan A \tan B}

tan⁑2Ξ±=tan⁑(Ξ±+Ξ±)=tan⁑α+tan⁑α1βˆ’tan⁑αtan⁑α=2tan⁑α1βˆ’tan⁑2Ξ±\begin{align*} \tan 2\alpha &= \tan ( \alpha + \alpha ) \\ &= \frac{\tan \alpha + \tan \alpha }{1 - \tan \alpha \tan \alpha } \\ &= \frac{2\tan \alpha }{1 - \tan ^2 \alpha } \end{align*}

So it is proved: tan⁑2Ξ±=2tan⁑α1βˆ’tan⁑2Ξ± \tan 2\alpha = \dfrac{2\tan \alpha }{1 - \tan ^2 \alpha }

Examples of Compound Angle Questions

  1. Simplify the following shapes

    1. 2sin⁑22.5∘cos⁑22.5∘2 \sin 22.5^\circ \cos 22.5^\circ
    2. 2cos⁑267,5βˆ˜β€“12 \cos^2 67,5^\circ – 1
    3. 2tan⁑3Ξ±1βˆ’tan⁑2Ξ±\dfrac{2\tan 3\alpha}{1-\tan^2\alpha}

    Solution

    1. 2sin⁑22.5∘cos⁑22.5∘2 \sin 22.5^\circ \cos 22.5^\circ
      gunakan rumus sin⁑2A=2sin⁑Acos⁑A\sin 2A=2\sin A \cos A
      2sin⁑22,5∘cos⁑22,5∘=sin⁑2(22,5∘)=sin⁑45∘=122\begin{align*}2 \sin 22,5^\circ \cos 22,5^\circ&=\sin 2(22,5^\circ)\\&=\sin 45^\circ \\ &=\frac12 \sqrt{2}\end{align*}
    2. 2cos⁑267,5βˆ˜β€“12 \cos^2 67,5^\circ – 1
      use the formula cos⁑2A=2cos⁑2Aβˆ’1\cos 2A=2\cos^2 A -1
      2cos⁑267,5βˆ˜β€“1=cos⁑2(67,5∘)=cos⁑135∘=cos⁑(180βˆ˜βˆ’45∘)=βˆ’cos⁑45∘=βˆ’122\begin{align*}2 \cos^2 67,5^\circ – 1&=\cos 2(67,5^\circ)\\&=\cos 135^\circ = \cos (180^\circ - 45^\circ) \\ &=-\cos 45^\circ =-\frac12 \sqrt{2}\end{align*}
    3. 2tan⁑3Ξ±1βˆ’tan⁑2Ξ±\dfrac{2\tan 3\alpha}{1-\tan^2\alpha}
      gunakan rumus tan⁑2A=2tan⁑A1βˆ’tan⁑2A\tan 2A=\dfrac{2\tan A}{1-\tan^2A}
      2tan⁑3Ξ±1βˆ’tan⁑2Ξ±=tan⁑2(3Ξ±)=tan⁑6Ξ±\begin{align*}\frac{2\tan 3\alpha}{1- \tan^2 \alpha }&=\tan 2(3\alpha) \\ &=\tan 6\alpha \end{align*}
  2. Given sin⁑A=513\sin A =\dfrac{5}{13}, where A is sharp. Calculate the values ​​of sin⁑2A\sin 2A, cos⁑2A\cos 2A, and tan⁑2A\tan 2A !

    Solution

    Because sin⁑A\sin A is already known, first find cos⁑A\cos A. We can use trigonometric identity formulas or draw trigonometric comparison triangles.

    We just use the identity formula, namely cos⁑A=1βˆ’sin⁑2A\cos A = \sqrt{1-\sin^2A}

    sin⁑A=513\sin A =\dfrac{5}{13} for you

    cos⁑A=1βˆ’sin⁑2A=1βˆ’(513)2=1βˆ’25169=144169cos⁑A=1213\begin{align*} \cos A &= \sqrt{1-\sin^2A}\\ &= \sqrt{1-\left( \frac{5}{13} \right)^2} \\ &=\sqrt{1- \frac{25}{169} } \\ &=\sqrt{\frac{144}{169}} \\ \cos A &= \frac{12}{13}\end{align*}

    1. Nilai sin⁑2A\sin 2A

      sin⁑2A=2sin⁑Acos⁑A=2β‹…513β‹…1213sin⁑2A=120169\begin{align*}\sin 2 A &=2\sin A \cos A \\ &= 2 \cdot \frac{5}{13} \cdot \frac{12}{13} \\ \sin 2A&= \frac{120}{169}\end{align*}

    2. Nilai cos⁑2A\cos 2A

      cos⁑2A=cos⁑2Aβˆ’sin⁑2A=(1213)2βˆ’(513)2=144169βˆ’25169cos⁑2A=119169\begin{align*}\cos 2 A &=\cos^2 A - \sin^2 A \\ &= \left(\frac{12}{13} \right)^2- \left(\frac{5}{13} \right)^2\\ &= \frac{144}{169}-\frac{25}{169}\\ \cos 2A &= \frac{119}{169} \end{align*}

    3. Nilai tan⁑2A\tan 2A

      tan⁑2A=sin⁑2Acos⁑2A=120169119169tan⁑2A=120119\begin{align*}\tan 2A &=\frac{\sin 2A}{\cos 2A} \\ &=\frac{\frac{120}{169}}{\frac{119}{169}} \\ \tan 2A &=\frac{120}{119} \end{align*}

2. Trigonometry Formulas for Half Angles

From the double angle trigonometry formula, the trigonometry formula for half an angle, namely by setting 12Ξ±\dfrac12 \alpha as a single angle and Ξ±\alpha as a double angle.

Proof of the Angle Formula 12A \frac{1}{2} A :

Misalkan 2α=A→α=12A 2\alpha = A \rightarrow \alpha = \frac{1}{2} A

Substitute the form of the example above into the double angle trigonometric equation that will be proven.

β˜…\bigstar Rumus : sin⁑12A=1βˆ’cos⁑A2 \sin \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1- \cos A}{2}}

use the formula: cos⁑2Ξ±=1βˆ’2sin⁑2Ξ± \cos 2 \alpha = 1 - 2\sin ^2 \alpha

cos⁑2Ξ±=1βˆ’2sin⁑2Ξ±cos⁑A=1βˆ’2sin⁑212A2sin⁑212A=1βˆ’cos⁑Asin⁑212A=1βˆ’cos⁑A2sin⁑12A=1βˆ’cos⁑A2\begin{align*}\cos 2 \alpha &= 1 - 2\sin ^2 \alpha \\ \cos A &= 1 - 2\sin ^2 \frac{1}{2} A\\2\sin ^2 \frac{1}{2} A &= 1 - \cos A \\\sin ^2 \frac{1}{2} A &= \frac{1 - \cos A}{2} \\\sin \frac{1}{2} A &= \sqrt{\frac{1 - \cos A}{2} } \end{align*}

Until proven : sin⁑12A=1βˆ’cos⁑A2 \sin \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1- \cos A}{2}}

β˜…\bigstar Rumus : cos⁑12A=1+cos⁑A2 \cos \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2}}

use the formula: cos⁑2Ξ±=2cos⁑2Ξ±βˆ’1 \cos 2 \alpha = 2\cos ^2 \alpha - 1

cos⁑2Ξ±=2cos⁑2Ξ±βˆ’1cos⁑A=2cos⁑212Aβˆ’12cos⁑212A=1+cos⁑Acos⁑212A=1+cos⁑A2cos⁑12A=1+cos⁑A2\begin{align*} \cos 2 \alpha &= 2\cos ^2 \alpha - 1 \\\cos A &= 2\cos ^2 \frac{1}{2}A - 1 \\2\cos ^2 \frac{1}{2}A &= 1 + \cos A \\\cos ^2 \frac{1}{2}A &= \frac{1 + \cos A}{2} \\\cos \frac{1}{2}A &= \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2} } \end{align*}

Until proven : cos⁑12A=1+cos⁑A2 \cos \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2}}

β˜…\bigstar Rumus : tan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑A=sin⁑A1+cos⁑A=1βˆ’cos⁑Asin⁑A \tan \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1 - \cos A}{1 + \cos A}} = \frac{\sin A }{1+ \cos A} = \frac{1- \cos A}{\sin A }

gunakan rumus : tan⁑12A=sin⁑12Acos⁑12A,sin⁑12A=1βˆ’cos⁑A2 \tan \frac{1}{2}A = \frac{\sin \frac{1}{2}A }{\cos \frac{1}{2}A } , \sin \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1- \cos A}{2}} , dan cos⁑12A=1+cos⁑A2 \cos \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2}}

to). Rumus Pertama: tan⁑12A=sin⁑12Acos⁑12A \tan \frac{1}{2}A = \frac{\sin \frac{1}{2}A }{\cos \frac{1}{2}A }

tan⁑12A=sin⁑12Acos⁑12A =1βˆ’cos⁑A21+cos⁑A2 tan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑A\begin{align*}\tan \frac{1}{2} A &= \frac{\sin \frac{1}{2}A }{\cos \frac{1}{2}A } \ &= \frac{ \sqrt{\frac{1- \cos A}{2}} }{ \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2}} } \ \tan \frac{1}{2}A &= \sqrt{ \frac{1- \cos A}{1 + \cos A} } \end{align*}

b). Second formula:

tan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑Atan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑AΓ—1+cos⁑A1+cos⁑A=1βˆ’cos⁑2A(1+cos⁑A)2=sin⁑2A(1+cos⁑A)2=sin⁑A1+cos⁑A\begin{align*} \tan \frac{1}{2}A &= \sqrt{ \frac{1- \cos A}{1 + \cos A} } \\ \tan \frac{1}{2}A &= \sqrt{ \frac{1- \cos A}{1 + \cos A} \times \frac{1 + \cos A}{1 + \cos A} } \\ &= \sqrt{ \frac{1- \cos ^2 A}{(1 + \cos A)^2} } \\ &= \sqrt{ \frac{\sin ^2 A }{(1 + \cos A)^2} } \\ &= \frac{\sin A}{1+ \cos A} \end{align*}

c). Third formula:

tan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑Atan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑AΓ—1βˆ’cos⁑A1βˆ’cos⁑A=(1βˆ’cos⁑A)21βˆ’cos⁑2A=(1βˆ’cos⁑A)2sin⁑2A=1βˆ’cos⁑Asin⁑A\begin{align*} \tan \frac{1}{2}A &= \sqrt{\frac{1- \cos A}{1 + \cos A} } \\ \tan \frac{1}{2}A &= \sqrt{\frac{1- \cos A}{1 + \cos A} \times \frac{1 - \cos A}{1 - \cos A} } \\ &= \sqrt{\frac{(1- \cos A)^2}{1 - \cos ^2 A} } \\ &= \sqrt{\frac{(1- \cos A)^2}{\sin ^2 A } } \\ &= \frac{1- \cos A}{\sin A } \end{align*}

Sehingga terbukti: tan⁑12A=1βˆ’cos⁑A1+cos⁑A=sin⁑A1+cos⁑A=1βˆ’cos⁑Asin⁑A \tan \frac{1}{2} A = \sqrt{\frac{1 - \cos A}{1 + \cos A}} = \frac{\sin A}{1+ \cos A } = \frac{1- \cos A}{\sin A }

Example of a Half-Angle Question:

Calculate the value of:

  1. sin⁑15∘ \sin 15^\circ
  2. cos⁑67,5∘ \cos 67,5^\circ
  3. tan⁑22.5∘ \tan 22.5^\circ

Alternative Solution:

  1. The value of sin⁑15∘ \sin 15^\circ

    Let 12A=15βˆ˜β†’A=30∘ \frac{1}{2}A = 15^\circ \rightarrow A = 30^\circ

    sin⁑12A=1βˆ’cos⁑A2sin⁑15∘=1βˆ’cos⁑30∘2=1βˆ’1232=2βˆ’34=122βˆ’3\begin{align*}\sin \frac{1}{2} A &= \sqrt{\frac{1 - \cos A}{2} } \\ \sin 15^\circ &= \sqrt{\frac{1 - \cos 30^\circ}{2} } \\ &= \sqrt{\frac{1 - \frac{1}{2} \sqrt{3} }{2} } \\ &= \sqrt{\frac{2 - \sqrt{3} }{4} } \\ &= \frac{1}{2} \sqrt{2 - \sqrt{3} } \end{align*}

    So, the value sin⁑15∘=122βˆ’3 \sin 15^\circ = \frac{1}{2} \sqrt{2 - \sqrt{3} }

  2. The value of cos⁑67.5∘ \cos 67.5^\circ

    Let 12A=67.5βˆ˜β†’A=135∘ \frac{1}{2}A = 67.5^\circ \rightarrow A = 135^\circ

    nilai cos⁑135∘=cos⁑(180βˆ˜βˆ’45∘)=βˆ’cos⁑45∘=βˆ’122 \cos 135^\circ = \cos ( 180^\circ - 45^\circ ) = -\cos 45^\circ = -\frac{1}{2} \sqrt{2}

    cos⁑12A=1+cos⁑A2cos⁑67,5∘=1+cos⁑135∘2=1+(βˆ’122)2=2βˆ’24=122βˆ’2\begin{align*}\cos \frac{1}{2} A &= \sqrt{\frac{1 + \cos A}{2} } \\ \cos 67,5^\circ &= \sqrt{\frac{1 + \cos 135^\circ}{2} } \\ &= \sqrt{\frac{1 + (-\frac{1}{2} \sqrt{2} )}{2} } \\ &= \sqrt{\frac{2 - \sqrt{2} }{4} } \\ &= \frac{1}{2} \sqrt{2 - \sqrt{2} } \end{align*}

    So, the value of cos⁑67.5∘=122βˆ’2 \cos 67.5^\circ = \frac{1}{2} \sqrt{2 - \sqrt{2} }

  3. The value of tan⁑22.5∘ \tan 22.5^\circ

    Let 12A=22.5βˆ˜β†’A=45∘ \frac{1}{2}A = 22.5^\circ \rightarrow A = 45^\circ

    tan⁑12A=sin⁑A1+cos⁑Atan⁑22,5∘=sin⁑45∘1+cos⁑45∘=1221+122=22+2=22+2Γ—2βˆ’22βˆ’2=22βˆ’24βˆ’2=22βˆ’22=2βˆ’1\begin{align*} \tan \frac{1}{2} A &= \frac{\sin A}{1+ \cos A} \\ \tan 22,5^\circ &= \frac{\sin 45^\circ}{1+ \cos 45^\circ} \\ &= \frac{\frac{1}{2} \sqrt{2} }{1+ \frac{1}{2} \sqrt{2} } \\ &= \frac{ \sqrt{2} }{2+ \sqrt{2} } \\ &= \frac{ \sqrt{2} }{2+ \sqrt{2} } \times \frac{2 - \sqrt{2} }{2 - \sqrt{2} } \\ &= \frac{ 2\sqrt{2} - 2 }{4 - 2} \\ &= \frac{ 2\sqrt{2} - 2 }{2} \\ &= \sqrt{2} - 1 \end{align*}

    Thus, the value tan⁑22.5∘=2βˆ’1 \tan 22.5^\circ = \sqrt{2} - 1