深入剖析三角函数定义,领略数学之美

不好意思大伙,一直忙没时间更新,这段时间我继续给大家讲讲机械设计手册哈

接下来是讲几何

一、在直角三角形中,三角函数的定义如下:

①、正弦函数(sin)

1. 定义:在直角三角形中,一个锐角的正弦值等于这个角的对边与斜边的比值。 -即sin A=a/c,其中A是一个锐角,a是A的对边,c是斜边。

2. 特点: – 取值范围在-1~1之间。 当角度A在0°到90°之间变化时,sin A的值随着角度的增大而增大。

②、余弦函数(cos)

1. 定义:在直角三角形中,一个锐角的余弦值等于这个角的邻边与斜边的比值。 – 即cos A=b/c,其中A是一个锐角,b是A的邻边,c是斜边。

2. 特点: – 取值范围在-1~1之间。 当角度A在0°到90°之间变化时,cos A的值随着角度的增大而减小。

③、正切函数(tan)

1. 定义:在直角三角形中,一个锐角的正切值等于这个角的对边与邻边的比值。- 即tan A=a/b,其中A是一个锐角,a是A的对边,b是A的邻边。

2. 特点: 正切函数的值域为全体实数。 当角度A在0°到90°之间变化时,tan A的值随着角度的增大而增大。

在单位圆中,三角函数也有相应的定义: 设角a的终边与单位圆交于点P(x,y),则:

①、正弦函数(sin)

1. 定义:sina= y。

2. 说明:角a的终边绕原点旋转,点P的纵坐标y的值就是sina的值。

②、余弦函数(cos)

1. 定义:cosa = x。

2. 说明:角a的终边绕原点旋转,点P的横坐标x的值就是cosa的值。

③、正切函数(tan)

1. 定义:tana=y/x(x≠0)。

2. 说明:当角a的终边不在y轴上时,tana的值为点P的纵坐标y与横坐标x的比值。

给大家附上这张图就明白了,所谓余切,正割,余割,就是正弦,余弦,正切的倒数,

二、余切,正割,余割

1. 余切函数(cot): – 定义:在直角三角形中,一个锐角的余切值等于这个角的邻边与对边的比值。即\\cot A=b/a,其中A是一个锐角,a是A的对边,b是A的邻边。

– 特点:余切函数的值域为全体实数。当角度A在0°到90°之间变化时,cot A的值随着角度的增大而减小。

2. 正割函数(sec): – 定义:在直角三角形中,一个锐角的正割值等于斜边与这个角的邻边的比值。即sec A=c/b,其中A是一个锐角,b是A的邻边,c是斜边。

– 特点:正割函数的值域取值范围在-1~1之间。当角度A在0°到90°之间变化时,sec A的值随着角度的增大而增大。

3. 余割函数(csc): – 定义:在直角三角形中,一个锐角的余割值等于斜边与这个角的对边的比值。即csc A=c/a,其中A是一个锐角,a是A的对边,c是斜边。

– 特点:余割函数的值域取值范围在-1~1之间。当角度A在0°到90°之间变化时,csc A的值随着角度的增大而减小。

三、任意角三角函数诱导公式

任意角三角函数诱导公式如下:

公式一、1. 对于任意角a,有sin(a + 2kπ)=sina;cos(a + 2kπ)=cosa);tan(a +2kπ)=tana,其中k∈Z。 2. 说明:终边相同的角的同一三角函数值相等。

公式二、1. sin(a + π)=-sina;cos(a + π)=-cosa;tan(a + π)=tana。 2. 说明:a + π与a的终边关于原点对称。

公式三、 1. sin(-a)=-sina;cos(-a)=cosa;tan(-a)=-tana。 2. 说明:-a与a的终边关于x轴对称。

公式四、 1. sin(π-a )=sina;cos(π-a)=-cosa;tanπ-a)=-tana。 2. 说明:π-a与a的终边关于y轴对称。

公式五、 1. sin(π/2-a )=cosa;cos(π/2-a )=sina。 2. 说明:π/2-a与a的终边关于直线y = x对称。

公式六、 1.sin(π/2+a )=cosa;cos(π/2+a )=-sina。 2. 说明:π/2+a与π/2-a的终边关于y轴对称。

先消化下,明天讲讲三角函数的公式哈

三角函数定义及诱导公式

友情提示:本文有点长,将近3000字,分成了两部分发出来。

三角函数是中学数学学习的重点、难点之一。有同学数学学习本来还不错,但从三角函数开始情况变得不再乐观,学习开始发懵,感觉到数学学习力不从心,学习成绩明显下滑:要么概念不能熟练掌握、不好理解;要么觉得公式太多,没办法背熟、记全;要么三角函数特殊角的数值大小、正负记不牢,容易混淆。因而,三角函数成为中学数学学习上的拦路虎,甚至成为部分学生的噩梦。

下面,以平面直角坐标系作为基础,从基本概念开始介绍,希望能够降低三角函数的学习难度,帮助大家更快更好地掌握三角函数。

一、 准备知识

1、 平面直角坐标系

如图1所示,建立平面直角坐标系xOy,坐标平面被x轴和y轴分割成四个部分,分别称做第一象限、第二象限、第三象限及第四象限。

图1 平面直角坐标系

2、 角度正、负规定

以平面直角坐标系原点O为圆心,做半径为r的圆,半径OA与x轴的夹角记为α,如图2所示。

α角大小的变化,可以看做是A点以r为半径绕原点O转动所致,A点转动的起始位置在x轴上。

图2

规定:从x轴指向半径OA,逆时针时α角为正值,顺时针时α角为负值。

如图3所示,α=45度或者-315度;

图3

如图4所示,α=180度或者-180度。

图4

3、 角度单位:弧度(rad)

大家都知道,角度的常用单位是度,转一圈是360度,平角是180度,直角是90度。

俗话说入乡随俗,到哪道山唱什么歌。在数学、物理等学科,角度的单位一般不再用度,而是用弧度。弧度的英文词汇是radian,缩写成rad,不过人们习惯弧度的单位省略不写。

(1)弧度的定义:弧度制指对于一个圆,用弧长l与半径r之比来度量对应圆心角α角度的方式,如图5所示。

图5

(2)弧度与度的换算

根据弧度定义,等于半径长的圆弧所对的圆心角是1弧度;一个圆周长是2πr,其圆心角就是2π弧度,简称2π。弧度与度的换算关系如下:

弧度的精髓就在于它是一个与圆半径无关的量,从而大大简化了有关公式及运算。

4、 半径OA的投影

如图6所示,对于锐角α,A点位于第一象限,半径OA在x轴上的的投影为OB,长度记为x;半径OA在y轴上的的投影为OC,长度记为y,则三角形OBA构成直角三角形。

图6

二、 三角函数的基本定义

在直角三角形OBA中,直边x、y及斜边r与角α的基本关系有六种:正弦函数,余弦函数,正切函数,余切函数,正割函数,余割函数,常用的是前三种函数。

这六种函数的定义如下:

1、 正弦函数

在直角三角形中,锐角α的对边与斜边的比值,称做α角的正弦函数,简称α角的正弦,记作sinα(sin是正弦一词的英语词汇sine的缩写),即

从图6上可以看出,当α=0时, y=0,sinα=0,最小;当α=90度时,y=r,sinα=1,最大;所以sinα的取值范围有:0≤sinα≤1。

2、 余弦函数

在直角三角形中,锐角α的邻边与斜边的比值,称做α角的余弦函数,简称α角的余弦,记作cosα(cos是余弦一词的英语词汇cosine的缩写),即

从图6上可以看出,当α=0时,x=r,cosα=1,最大;当α=90度时,x=0,cosα=0,最小;所以cosα的取值范围有:0≤cosα≤1。

3、 正切函数

在直角三角形中,锐角α的对边与邻边的比值,称做α角的正切函数,简称α角的正切,记作tanα或tgα(tan、tg都是正切一词的英语词汇tangent的缩写),即

考虑到正弦函数、余弦函数的定义,得知

从图6上可以看出,当α=0时,x=r,y=0,tanα=0,最小;当α=90度时,x=0,y=r,tanα趋于无穷大,发散;所以tanα的取值范围有:0≤tanα<∞。

4、 余切函数

在直角三角形中,锐角α的邻边与对边的比值,称做α角的余切函数,简称α角的余切,记作cotα或ctgα(cot、ctg都是余切一词的英语词汇Cotangent的缩写),即

从定义上可以看出,余切是正切的倒数,有

考虑到正弦函数、余弦函数的定义,得知

从图6上也可以看出,当α=0时,x=r,y=0,cotα趋于无穷大,发散;当α=90度时,x=0,y=r,cotα=0,最小;所以cotα的取值范围有:0≤cotα<∞。

5、 正割函数

正割函数是余弦函数的倒数,是在直角三角形中,锐角α的斜边与邻边的比值,记作secα(sec是正割一词的英语词汇Secant的缩写),即

从图6上可以看出,当α=0时,x=r,secα=1,最小;当α=90度时,x=0,secα趋于无穷大,发散;所以cosα的取值范围有:1≤secα<∞。

6、 余割函数

余割函数是正弦函数的倒数,是在直角三角形中,锐角α的斜边与对边的比值,记作cosecα(cosec是正割一词的英语词汇Cosecant的缩写),即

从图6上可以看出,当α=0时, y=0,cosecα趋于无穷大,发散=0;当α=90度时,y=r,cosecα=1,最小;所以cosecα的取值范围有:1≤cosecα<∞。

(待续)

数学三角函数正弦、余弦、正割、余割、正切、余切的概念深入解读

进入高中后,同学们都要开始学习三角函数的知识了。

三角函数总共分为六个:

  • 正弦(sin)、余弦(cos);
  • 正切(tan)、余切(cot);
  • 正割(sec)、余割(cosec)。

很多学生学完后的感觉就是一个字——绕。

这六个三角函数的彼此关系确实太绕了。今天【十次老师】就为大家深扒一下它们。

正角和余角

  1. 正和余的命名原则:在单位圆中,角AOB为正角;角BOE为余角。这两个角互余。劣弧AB为正角AOB所对的弧,我们称为正弧,同理余角BOE所对的弧为余弧。
  2. 弦、切、割的命名原则:
    • 弦的理解连接两个定点线段

弦的理解

    • 切的理解沿着边缘切
    • 割线的理解割开分割的含义

正弦+正切+正割

余弦+余割+余切

由这几个长度可以分别构造出两个三角形,我称呼他们为正角三角形和余角三角形。如图:

正角三角形和余角三角形

这个两个三角形彼此相似。

半径(1):余切 =正切:半径(1)【正切余切互为倒数】

正切的平方+半径(1)的平方 = 正割的平方

余切的平方+半径(1)的平方 = 余割的平方

三角函数大一统图

本文图形采用GeoGebra绘制

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本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com

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