Matemática elementar/Trigonometria/Transformações de soma de funções trigonométricas em produtos

Origem: Wikilivros, livros abertos por um mundo aberto.

Partindo das fórmulas do seno da soma de arcos:

\mathrm{sen}\,(a+b) = \mathrm{sen}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)+ \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{cos}\,(a)
\mathrm{sen}\,(a-b) = \mathrm{sen}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)- \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{cos}\,(a)

Somando-as membro a membro:

\mathrm{sen}\,(a+b) + \mathrm{sen}\,(a-b) = 2\cdot\mathrm{sen}\,(a)\mathrm{cos}\,(b) (I)

Fazendo:

x = a + b: y = ab

Temos:

a = \frac{x+y}{2}
b = \frac{x-y}{2}

Substituindo a e b, em (I):

\mathrm{sen}\,(x) + \mathrm{sen}\,(y)= 2\cdot\mathrm{sen}\,\left(\frac{x+y}{2}\right)\mathrm{cos}\,\left(\frac{x-y}{2}\right)


Procedendo da mesma forma, novamente a partir de:

\mathrm{sen}\,(a+b) = \mathrm{sen}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)+ \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{cos}\,(a)
\mathrm{sen}\,(a-b) = \mathrm{sen}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)- \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{cos}\,(a)


Subtraindo-as membro a membro:

\mathrm{sen}\,(a+b) - \mathrm{sen}\,(a-b) = 2\cdot\mathrm{sen}\,(b)\mathrm{cos}\,(a) (II)

Substituindo a e b, em (II):

\mathrm{sen}\,(x) - \mathrm{sen}\,(y)= 2\cdot\mathrm{sen}\,\left(\frac{x-y}{2}\right)\mathrm{cos}\,\left(\frac{x+y}{2}\right)


Agora para a função cosseno

\mathrm{cos}\,(a+b) = \mathrm{cos}\,(a)\mathrm{cos}\,(b) - \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{sen}\,(a)
\mathrm{cos}\,(a-b) = \mathrm{cos}\,(a)\mathrm{cos}\,(b) + \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{sen}\,(a)

Somando-as membro a membro:

\mathrm{cos}\,(a+b) + \mathrm{cos}\,(a-b) = 2\cdot\mathrm{cos}\,(a)\mathrm{cos}\,(b) (III)

Substituindo a e b, em (III):

\mathrm{cos}\,(x) + \mathrm{cos}\,(y)= 2\cdot\mathrm{cos}\,\left(\frac{x+y}{2}\right)\mathrm{cos}\,\left(\frac{x-y}{2}\right)


E por fim:

\mathrm{cos}\,(a+b) = \mathrm{cos}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)- \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{sen}\,(a)
\mathrm{cos}\,(a-b) = \mathrm{cos}\,(a)\mathrm{cos}\,(b)+ \mathrm{sen}\,(b)\mathrm{sen}\,(a)

Subtraindo-as membro a membro:

\mathrm{cos}\,(a+b) - \mathrm{cos}\,(a-b) = -2\cdot\mathrm{sen}\,(a)\mathrm{sen}\,(b) (IV)

Substituindo a e b, em (IV):

\mathrm{cos}\,(x) - \mathrm{cos}\,(y)= 2\cdot\mathrm{sen}\,\left(\frac{x+y}{2}\right)\mathrm{sen}\,\left(\frac{x-y}{2}\right)

OBS: As fórmulas em negrito são as fórmulas de transformação de soma em produto. Também conhecidas como Fórmulas de Prostaférese.