Le formule di prostaferesi trasformano somme e sottrazioni di funzioni goniometriche in prodotti.
sin
α
+
sin
β
=
2
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
sin
α
−
sin
β
=
2
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
cos
α
+
cos
β
=
2
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
cos
α
−
cos
β
=
−
2
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
tan
α
±
tan
β
=
sin
(
α
±
β
)
cos
α
cos
β
{\displaystyle {\begin{aligned}\sin \alpha +\sin \beta &=2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}\\\sin \alpha -\sin \beta &=2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}\\\cos \alpha +\cos \beta &=2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}\\\cos \alpha -\cos \beta &=-2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}\\\tan \alpha \pm \tan \beta &={\frac {\sin(\alpha \pm \beta )}{\cos \alpha \cos \beta }}\end{aligned}}\,\!}
Le formule inverse delle formule di prostaferesi si chiamano formule di Werner.
sin
α
+
sin
β
=
2
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
{\displaystyle \sin \alpha +\sin \beta =2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
La formula di partenza può essere riscritta come:
sin
(
α
+
β
2
+
α
−
β
2
)
+
sin
(
β
+
α
2
+
β
−
α
2
)
{\displaystyle \sin \left({\frac {\alpha +\beta }{2}}+{\frac {\alpha -\beta }{2}}\right)+\sin \left({\frac {\beta +\alpha }{2}}+{\frac {\beta -\alpha }{2}}\right)}
Da cui, utilizzando la formula di addizione per il seno, si ottiene:
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
+
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
+
sin
β
+
α
2
cos
β
−
α
2
+
cos
β
+
α
2
sin
β
−
α
2
{\displaystyle \sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\beta -\alpha }{2}}+\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\beta -\alpha }{2}}}
Utilizzando le relazioni che legano le funzioni trigonometriche di angoli opposti, si ottiene:
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
+
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
+
sin
β
+
α
2
cos
α
−
β
2
−
cos
β
+
α
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
Da cui, semplificando e raccogliendo, si ottiene:
2
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
{\displaystyle 2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
sin
α
−
sin
β
=
2
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \sin \alpha -\sin \beta =2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
La formula di partenza può essere riscritta come:
sin
(
α
+
β
2
+
α
−
β
2
)
−
sin
(
β
+
α
2
+
β
−
α
2
)
{\displaystyle \sin \left({\frac {\alpha +\beta }{2}}+{\frac {\alpha -\beta }{2}}\right)-\sin \left({\frac {\beta +\alpha }{2}}+{\frac {\beta -\alpha }{2}}\right)}
Da cui, utilizzando la formula di addizione per il seno, si ottiene:
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
+
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
−
sin
β
+
α
2
cos
β
−
α
2
−
cos
β
+
α
2
sin
β
−
α
2
{\displaystyle \sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\beta -\alpha }{2}}-\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\beta -\alpha }{2}}}
Da cui, utilizzando le relazioni che legano le funzioni trigonometriche di angoli opposti, si ottiene:
sin
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
+
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
−
sin
β
+
α
2
cos
α
−
β
2
+
cos
β
+
α
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
Da cui, semplificando e raccogliendo, si ottiene:
2
cos
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle 2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
cos
α
+
cos
β
=
2
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
{\displaystyle \cos \alpha +\cos \beta =2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
La formula di partenza può essere riscritta come:
cos
(
α
+
β
2
+
α
−
β
2
)
+
cos
(
β
+
α
2
+
β
−
α
2
)
{\displaystyle \cos \left({\frac {\alpha +\beta }{2}}+{\frac {\alpha -\beta }{2}}\right)+\cos \left({\frac {\beta +\alpha }{2}}+{\frac {\beta -\alpha }{2}}\right)}
Da cui, utilizzando la formula di addizione per il coseno, si ottiene:
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
−
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
+
cos
β
+
α
2
cos
β
−
α
2
−
sin
β
+
α
2
sin
β
−
α
2
{\displaystyle \cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\beta -\alpha }{2}}-\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\beta -\alpha }{2}}}
Da cui, utilizzando le relazioni che legano le funzioni trigonometriche di angoli opposti, si ottiene:
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
−
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
+
cos
β
+
α
2
cos
α
−
β
2
+
sin
β
+
α
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}+\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
Da cui, semplificando e raccogliendo, si ottiene:
2
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
{\displaystyle 2\cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
cos
α
−
cos
β
=
−
2
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \cos \alpha -\cos \beta =-2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
La formula di partenza può essere riscritta come:
cos
(
α
+
β
2
+
α
−
β
2
)
−
cos
(
β
+
α
2
+
β
−
α
2
)
{\displaystyle \cos \left({\frac {\alpha +\beta }{2}}+{\frac {\alpha -\beta }{2}}\right)-\cos \left({\frac {\beta +\alpha }{2}}+{\frac {\beta -\alpha }{2}}\right)}
Da cui, utilizzando la formula di addizione per il coseno, si ottiene:
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
−
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
−
cos
β
+
α
2
cos
β
−
α
2
+
sin
β
+
α
2
sin
β
−
α
2
{\displaystyle \cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\beta -\alpha }{2}}+\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\beta -\alpha }{2}}}
Da cui, utilizzando le relazioni che legano le funzioni trigonometriche di angoli opposti, si ottiene:
cos
α
+
β
2
cos
α
−
β
2
−
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
−
cos
β
+
α
2
cos
α
−
β
2
−
sin
β
+
α
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle \cos {\frac {\alpha +\beta }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\cos {\frac {\beta +\alpha }{2}}\cos {\frac {\alpha -\beta }{2}}-\sin {\frac {\beta +\alpha }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
Da cui, semplificando e raccogliendo, si ottiene:
−
2
sin
α
+
β
2
sin
α
−
β
2
{\displaystyle -2\sin {\frac {\alpha +\beta }{2}}\sin {\frac {\alpha -\beta }{2}}}
quindi arrivederci
tan
α
±
tan
β
=
sin
(
α
±
β
)
cos
α
cos
β
{\displaystyle \tan \alpha \pm \tan \beta ={\frac {\sin(\alpha \pm \beta )}{\cos \alpha \cos \beta }}}
con
α
,
β
≠
(
2
k
+
1
)
π
2
;
k
∈
Z
{\displaystyle \alpha ,\beta \neq (2k+1){\frac {\pi }{2}};k\in \mathbb {Z} }
La formula di partenza può essere riscritta, in virtù della definizione di tangente, come:
sin
α
cos
α
±
sin
β
cos
β
{\displaystyle {\frac {\sin \alpha }{\cos \alpha }}\pm {\frac {\sin \beta }{\cos \beta }}}
Da cui, giacché la condizione sugli angoli garantisce che i coseni non siano nulli:
sin
α
cos
β
cos
α
cos
β
±
sin
β
cos
α
cos
β
cos
α
{\displaystyle {\frac {\sin \alpha \cos \beta }{\cos \alpha \cos \beta }}\pm {\frac {\sin \beta \cos \alpha }{\cos \beta \cos \alpha }}}
Da cui, raccogliendo il denominatore:
sin
α
cos
β
±
sin
β
cos
α
cos
α
cos
β
{\displaystyle {\frac {\sin \alpha \cos \beta \pm \sin \beta \cos \alpha }{\cos \alpha \cos \beta }}}
Da cui, giacché il numeratore è il risultato delle formule di addizione e sottrazione per il seno, si ottiene per sostituzione:
sin
(
α
±
β
)
cos
α
cos
β
{\displaystyle {\frac {\sin(\alpha \pm \beta )}{\cos \alpha \cos \beta }}}
cot
α
±
cot
β
=
sin
(
β
±
α
)
sin
α
sin
β
{\displaystyle \cot \alpha \pm \cot \beta ={\frac {\sin(\beta \pm \alpha )}{\sin \alpha \sin \beta }}}
con
α
,
β
≠
k
π
;
k
∈
Z
{\displaystyle \alpha ,\beta \neq k\pi ;k\in \mathbb {Z} }
La formula di partenza può essere riscritta, in virtù della definizione di cotangente, come:
cos
α
sin
α
±
cos
β
sin
β
{\displaystyle {\frac {\cos \alpha }{\sin \alpha }}\pm {\frac {\cos \beta }{\sin \beta }}}
Da cui, giacché la condizione sugli angoli garantisce che i seni non siano nulli:
cos
α
sin
β
sin
α
sin
β
±
cos
β
sin
α
sin
β
sin
α
{\displaystyle {\frac {\cos \alpha \sin \beta }{\sin \alpha \sin \beta }}\pm {\frac {\cos \beta \sin \alpha }{\sin \beta \sin \alpha }}}
Da cui, raccogliendo il denominatore:
cos
α
sin
β
±
cos
β
sin
α
sin
α
sin
β
{\displaystyle {\frac {\cos \alpha \sin \beta \pm \cos \beta \sin \alpha }{\sin \alpha \sin \beta }}}
Da cui, giacché il numeratore è il risultato delle formule di addizione e sottrazione per il seno, si ottiene per sostituzione:
sin
(
β
±
α
)
sin
α
sin
β
{\displaystyle {\frac {\sin(\beta \pm \alpha )}{\sin \alpha \sin \beta }}}