三角函数
弧度制 1rad=π180∘;任意角三角函数:sinθ=y/r、cosθ=x/r、tanθ=y/x;诱导公式"奇变偶不变,符号看象限"。
适用前提与边界条件
- 已掌握直角三角形的锐角三角函数定义
- 已掌握弧长、扇形面积公式
定义
弧度制:长度等于半径的圆弧所对的圆心角叫 1 弧度(记 1rad)。圆周角 =2πrad=360∘。换算:
1rad=π180∘≈57.3∘,1∘=180πrad
任意角三角函数:在角 θ 终边上任取一点 P(x,y)(P 不与原点重合),令 r=x2+y2>0,定义:
- 正弦:sinθ=ry
- 余弦:cosθ=rx
- 正切:tanθ=xy(x=0,即 θ=2π+kπ)
推导
同角三角函数关系:
sin2θ+cos2θ=1
tanθ=cosθsinθ(cosθ=0)
诱导公式(口诀”奇变偶不变,符号看象限”):
| 公式 | 结果 |
|---|
| sin(π+θ) | −sinθ |
| cos(π+θ) | −cosθ |
| sin(π−θ) | sinθ |
| cos(π−θ) | −cosθ |
| sin(2π−θ) | cosθ |
| cos(2π−θ) | sinθ |
| sin(2π+θ) | cosθ |
| cos(2π+θ) | −sinθ |
三角函数的图象与性质:
| 函数 | 定义域 | 值域 | 周期 | 奇偶性 | 单调性 |
|---|
| y=sinx | R | [−1,1] | 2π | 奇 | [−2π+2kπ,2π+2kπ] 增 |
| y=cosx | R | [−1,1] | 2π | 偶 | [2kπ−π,2kπ] 增 |
| y=tanx | R∖{2π+kπ} | R | π | 奇 | (−2π+kπ,2π+kπ) 增 |
典例精析
例 1:化简 sin(23π−θ)。
23π=23⋅π,相当于 3⋅2π,由”奇变偶不变”,3 是奇数,函数名变(sin→cos);θ 视为锐角时 23π−θ 在第三象限,sin 在三象限负,故 sin(23π−θ)=−cosθ。
例 2:求函数 y=2sin(2x−3π) 的周期、最大值及取得最大值时 x 的集合。
周期 T=22π=π;最大值 2,当 sin(2x−3π)=1 时取得,即 2x−3π=2π+2kπ,x=125π+kπ,k∈Z。
故最大值 2,取得时 x∈{125π+kπ∣k∈Z}。
例 3:已知 sinθ=53(θ 为第二象限角),求 cosθ、tanθ。
由 sin2θ+cos2θ=1 得 cos2θ=1−259=2516,θ 在二象限 cosθ<0,故 cosθ=−54。
tanθ=cosθsinθ=−4/53/5=−43。
对比
| 函数 | 图象形态 | 周期 | 关键点 |
|---|
| y=sinx | 正弦波 | 2π | 过原点、(2π,1) 取最大 |
| y=cosx | 余弦波 | 2π | 过 (0,1)、π 处取最小 |
| y=tanx | 渐近线分段 | π | 过原点、2π 处无定义 |
正例与反例
✅ 正例
- sin6π=21、cos3π=21、tan4π=1
- sin(180∘−θ)=sinθ(二象限角符号正);cos(180∘−θ)=−cosθ
❌ 反例
- 写 tan2π=0 是错的,tan2π 无意义(终边在 y 轴上)
- 写 sin(180∘+θ)=sinθ 是错的,应为 −sinθ(三象限)
高频误解与考试易错
- !弧度与角度混用(如 sin30∘=sin30,前者 0.5、后者 sin(30rad))
- !任意角三角函数定义时忘记 r=x2+y2>0 始终成立
- !诱导公式符号判断错(必须看原角终边所在象限的函数符号)
- !tanθ 在 x=0(θ=2π+kπ)处无定义,易忽略
常见问题
弧度制与角度制如何换算?
1rad=π180∘≈57.3∘;
1∘=180πrad。特殊角:
30∘=6π、
45∘=4π、
60∘=3π、
90∘=2π。
任意角的三角函数如何定义?
在角
θ 终边上任取一点
P(x,y)(非原点),令
r=x2+y2,则
sinθ=ry、
cosθ=rx、
tanθ=xy(
x=0)。
诱导公式口诀是什么?
"奇变偶不变,符号看象限"。
2kπ±θ 形式:
k 为奇数时函数名变(正余互换),
k 为偶数时不变;符号由
θ 视为锐角时原角所在象限的函数符号决定。
sinθ、cosθ、tanθ 的定义域和值域分别是什么?
sinθ、
cosθ 定义域
R、值域
[−1,1];
tanθ 定义域
R∖{2π+kπ∣k∈Z}、值域
R。
依据与出处
- 人教 A 版(2019 审定)必修第一册 第五章《三角函数》