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高等数学,但用我的话来说(三角学二三事)

时间:2024-11-07 19:45:54浏览次数:4  
标签:cos right frac 三角函数 但用 pi 高等数学 三角学 left

高等数学,但用我的话来说(三角学二三事)

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论弧度和度,三角函数

弧度和度

弧度(radian)度(degree) ,其实它们也是我们的老朋友了,譬如,我们将度,如 \({360}^{\degree}\) 根据下面的公式

\[degree\times\frac{\left\lbrace\pi\right\rbrace}{{180}^{\degree}}=radian \]

可以转换为对应的弧度 \(2\pi\)。

为什么做这样的转换呢?对单位圆(半径为1)而言,其周长为 \(2\pi\),即 \({360}^{\degree}\),于是就有了这样的公式用于度和弧度的转换。


三角函数

前面我们在谈论关于角的事情,下面我们要讨论的是关于常见三角函数的事情。

首先请出我们的老朋友 \(\sin(x)=\frac{{对边}}{{斜边}}\) ,\(\cos(x)=\frac{{邻边}}{{斜边}}\) ,\(\tan(x)=\frac{{对边}}{{邻边}}\),即正弦余弦正切

有正就有反,下面请出的就是倒数函数 \(\csc(x)=\frac{{1}}{{\sin(x)}}\),\(\sec(x)=\frac{{1}}{{\cos(x)}}\),\(\cot(x)=\frac{{1}}{{\tan(x)}}\) ,即余割,正割,余切。

为了应试或者更好地在微积分的相关应用中使用三角函数,我们不得不熟记下表:

\(0\) \(\frac{\pi}{6}\) \(\frac{\pi}{4}\) \(\frac{\pi}{3}\) \(\frac{\pi}{2}\)
sin \(0\) \(\frac12\) \(\frac{1}{\sqrt{2}}\) \(\frac{\sqrt{3}}{2}\) 1
cos 1 \(\frac{\sqrt{3}}{2}\) \(\frac{1}{\sqrt{2}}\) \(\frac12\) 0
tan 0 \(\frac{1}{\sqrt{3}}\) 1 \(\sqrt{3}\) None

不过个人实践经验表明,最有用的其实是脑子里想对应的三角形,现场算最容易。


扩展三角函数定义域

四象限

首先,我们要讲四象限是什么:

\[\begin{pmatrix} \text{第二象限} & \text{第一象限} \\ \text{第三象限} & \text{第四象限} \end{pmatrix} \]

一个容易让人感到困惑的是 \(\theta\) 角到底从什么开始算,答案是你参照 \(x\) 轴正半轴,逆时针走过的角度。也难怪为什么象限按着逆时针方向看,才是按顺序的。

我们常常要根据上方的表,去寻找我们的参考角,即表示角 \(\theta\) 的射线与 \(x\) 轴之间的最小的角,再通过奇偶函数的性质变化等方式,来得到角的弧度值。


ASTC方法

所谓的 ASTC 表示如下:

\[\begin{pmatrix} \text{S} & \text{A} \\ \text{T} & \text{C} \end{pmatrix} \]

\(A\) 全正, \(S\) \(\sin\) 正弦正, \(T\) \(\tan\) 正切正,\(C\) \(cos\) 余弦正。

等等,让我们头疼的 \(\frac{\pi}{2}\),\({\pi}\),\(\frac{3\pi}{2}\)的相关变换呢?当初背自创口诀都背麻了。

别急,后面再看。


\([0, 2\pi]\) 以外的三角函数,周期启动

把我们的周期端上来吧(无悲喜),也就是使用整周旋转,即 \(2\pi\),逆时针也好,顺时针也好,都不会改变三角函数自身的值,周而复始,所谓周期就是这样。

对了,正切函数的周期是 \(\pi\),连带着余切的周期也是 \(\pi\)


三角函数的图像

研究三角函数的图像,主要就看奇偶,看周期,看渐近线等信息。

没什么好记的,已经成肌肉记忆了。


三角恒等式

正余切串门记

三角函数之间是有联系的,你看,左右就一个三角形,三条边三个角,三角函数左右都挨着,串个门,打个招呼,组个团,甚至换个身份,是再正常不过了。

正余弦是一家(毕达哥拉斯定理),于是得到:

\[\cos^2\left(x\right)+\sin^2\left(x\right)=1 \]

正切一看,我得串门啊,那简单,我姓正,优化掉姓余的 \(\cos^2\left(x\right)\) 就行了,反正是正余正切,正割余:

\[1+\tan^2\left(x\right)=\sec^2\left(x\right) \]

余切转念一想,我优化掉姓正的 \(\sin^2(2)\),不也能上位,余割正:

\[\cot^2(x)+1=\csc^2(x) \]

三角函数的名字不是乱起的,命名的时候就藏着小心思,比如说 **** \(co\) 表示互余(complementary),两个角互余表示它们的和是 \(\frac{\pi}{2}\),比如,我们可以发现下面的规律:

\[三角函数(x)=co三角函数(\frac{\pi}{2}-x) \]

因为互余,所以可以这样转换(再也不用像过去一样硬记了,哭)。

角的和与倍角公式

接下来就是小菜,角的和倍角公式

\[\sin\left(A+B\right)=\sin\left(A\right)\cos\left(B\right)+\cos\left(A\right)\sin\left(B\right) \]

\[\cos\left(A+B\right)=\cos\left(A\right)\cos\left(B\right)-\sin\left(A\right)\sin\left(B\right) \]

切换正负号,那么另一边的式子也会切换正负号。

倍角如下:

\[\sin\left(2x\right)=2\sin\left(x\right)\cos\left(x\right) \]

\[\cos\left(2x\right)=2\cos^2\left(x\right)-1=1-2\sin^2\left(x\right) \]


标签:cos,right,frac,三角函数,但用,pi,高等数学,三角学,left
From: https://www.cnblogs.com/testtraveler/p/18533830/higher-mathematics-but-in-my-words-triangl

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