三角函数补课 · sin 与 cos

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诊断 P3 没通过时先学。看图、动手,再收起讲解独立做四题。

1. sin 和 cos 是什么

在直角三角形里,相对于角 θ,贴着它的直角边叫邻边,正对着它的边叫对边,直角对面的最长边叫斜边。

= 邻边 ÷ 斜边; = 对边 ÷ 斜边。

斜边固定为 1 的直角三角形 θ 斜边 1
斜边固定为 1;直角始终在右下角。

动手:先猜角变大时哪条边变长,再拖到 60° 核对。

2. 特殊角不用死背,可以推出来

45°:等腰直角三角形

11√2 45°45°
两直角边都为 1,由勾股定理求斜边。

斜边 $=\sqrt{1^2+1^2}=\sqrt2$。

$\sin45^\circ=\cos45^\circ=\dfrac1{\sqrt2}=\dfrac{\sqrt2}{2}$。

30°、60°:等边三角形对半分

22√3 11 60°60°30°
作高,把顶角和底边都平分。

高 $=\sqrt{2^2-1^2}=\sqrt3$。

$\sin30^\circ=\cos60^\circ=\dfrac12$;$\cos30^\circ=\sin60^\circ=\dfrac{\sqrt3}{2}$。

特殊角汇总(端点 0°、90° 可以看下方半圆图)
θ0°30°45°60°90°
sin θ$0$$\frac12$$\frac{\sqrt2}{2}$$\frac{\sqrt3}{2}$$1$
cos θ$1$$\frac{\sqrt3}{2}$$\frac{\sqrt2}{2}$$\frac12$$0$

动手:遮住表格,用两张图分别说出 sin 60° 和 cos 30°。

3. cos 在 0° 到 180°

把斜边当成半径 1,端点沿上半圆移动。θ 从右边的横轴开始量,cos 值就是点的横坐标;点的纵坐标是 sin 值。超过 90° 后,横坐标在左侧,cos 为负。

单位上半圆,拖动圆上的点改变角度 01−1x 90°0°180°

拖动圆上的点,或使用滑块。聚焦圆点后也可用方向键调节,Home / End 到两端。

这就是为负时是钝角的原因。

对两个非零向量,$\vec a\cdot\vec b=|\vec a||\vec b|\cos\theta$;两个长度都为正,所以数量积和 cos 同号。

边界情况:同向向量的夹角为 0°;反向向量的夹角为 180°,数量积也为负,但这个角是平角。

动手:把点拖到 90° 左右,再拖过 90°,观察横坐标何时变成负数。

4. 由值找角

$\cos\alpha=\dfrac12$,$\alpha\in[0^\circ,180^\circ]$ → $\alpha=60^\circ$。

$\cos\alpha=-\dfrac12$,$\alpha\in[0^\circ,180^\circ]$ → $\alpha=120^\circ$。

在这个范围内,角越大,cos 越小,每个 cos 值只对应一个角。负号提醒你去 90° 以外找。

动手:回到半圆图,分别找到横坐标 0.50 和 −0.50 的点。

5. 在哪里用

单元 2 用 求两个向量的夹角;以后的线面角用 。

把数量积、长度和夹角连起来。

6. 小测

准备好后收起讲解、表格和图,独立完成四题。提交前不显示答案。