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第 5 章 三角函数

三角函数把"角"和"数"连了起来。这一章用一个能转的单位圆把 sin、cos 看明白,再看正弦曲线是怎么从圆上"卷"出来的,最后 4 关实战。

知识点 7.1

任意角与弧度制

把角看成一条射线绕端点旋转形成的:逆时针转出正角,顺时针转出负角,不转是零角。这样角就不再局限于 0°~360°,可以是任意大小。

角的顶点放在原点、始边落在 x 轴正半轴时,看终边落在哪个象限,就叫第几象限角。

弧度制:用"弧长"量角

半径为 r 的圆里,长度等于 r 的那段弧所对的圆心角,规定为 1 弧度(1 rad)。所以 $\text{角(弧度)}=\dfrac{\text{弧长}}{\text{半径}}$

$180^\circ=\pi\,\text{rad}\ \Rightarrow\ 1^\circ=\dfrac{\pi}{180}\,\text{rad}$, $1\,\text{rad}=\left(\dfrac{180}{\pi}\right)^\circ\approx 57.3^\circ$  常用:$30^\circ=\dfrac\pi6,\ 45^\circ=\dfrac\pi4,\ 60^\circ=\dfrac\pi3,\ 90^\circ=\dfrac\pi2$

👇 拖动滑块旋转终边,看角度、弧度、象限怎么变(半径 r=1,所以弧长正好等于弧度数):

角 = 60°

知识点 7.2

单位圆与三角函数

在半径为 1 的单位圆上,设终边与圆交于点 P。规定:

$\cos\theta=P\text{ 的横坐标 }x$  $\sin\theta=P\text{ 的纵坐标 }y$  $\tan\theta=\dfrac{y}{x}=\dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$

于是 sin、cos 的正负,完全看 P 落在哪个象限。记口诀 "一全正、二正弦、三正切、四余弦"(这几个为正,其余为负)。

同角基本关系:$\sin^2\theta+\cos^2\theta=1$(因为 P 在单位圆上,x²+y²=1)。
θ = 45°

知识点 7.3

正弦曲线与图象变换

让点 P 绕单位圆转一圈,把它每个时刻的高度(sin 值)画到右边,就"卷"出了正弦曲线 y = sin x。它的最小正周期是 $2\pi$,最大值 1、最小值 −1。

👇 拖滑块让点绕圈,看正弦曲线一点点画出来;或点"播放"自动演示:

x = 0

y = A·sin(ωx + φ) 变换探索器

A 改变高矮(振幅),ω 改变疏密(周期 = 2π/ω),φ 让曲线左右平移。灰线是原始 y=sin x 作对照。

A = 1.0 ω = 1.0 φ = 0.0

🎮 实战

三角闯关

答对解锁下一关,集齐 ⭐ 即通关。卡住了就回上面的图再看一眼。

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