三角学
CIE A-Level 数学· 40 分钟阅读
1. 倒数三角函数(sec、cosec、cot)★★☆☆☆⏱ 10 min
倒数三角函数
三个基本三角比各有一个倒数:余割(cosec)、正割(sec)和余切(cot)。定义为、、。
例:
六个函数的图像(任意大小的角)
在原三角比为零的地方,倒数函数无定义,其图像出现垂直渐近线。在处(即)有渐近线;在处(即)有渐近线;在处(即)有渐近线。由于、,所以和的图像永远不会取到之间的值。
例:
在附近,,因此。
在范围内求解。
- 1
利用,把方程全部化为的形式:
- 2
- 3
展开并把所有项移到一侧,得到关于的二次方程:
- 4
- 5
对二次方程因式分解:
- 6
- 7
分别求解每个因子得:
- 8
- 9
写出区间内的所有解:
- 10
用哪个恒等式能把化为含的表达式?
哪个恒等式把用表示?
Exam tip:
、、是倒数,不是反函数。用恒等式或把方程化成关于单个三角比的二次方程。
2. 复角恒等式★★☆☆☆⏱ 10 min
复角恒等式
用两个单个角的函数表示两角和或差的三角函数的公式
例:
用正弦加法公式展开
求的精确值
- 1
将写为两个已知三角函数值的角的差:
- 2
- 3
应用的正弦复角恒等式:
- 4
- 5
代入已知精确值:
- 6
- 7
最终化简结果:
- 8
化简,将答案写成单一项。
- 1
用加法公式展开每个复角:
- 2
- 3
- 4
代入两个展开式,并把乘开:
- 5
- 6
的项相互抵消,的项合并:
- 7
Exam tip:
务必检查中间项的符号:对于余弦复角公式,符号相对于角的符号会翻转。
3. 倍角恒等式(及降幂形式)★★★☆☆⏱ 10 min
倍角恒等式
由复角恒等式推导得到,当两个角相等时,将的三角函数与的函数关联的恒等式
证明恒等式
- 1
从左侧(LHS)开始,代入倍角恒等式:
- 2
将替换为(来自恒等式),将替换为:
- 3
- 4
约去公因子和(时):
- 5
哪个表达式等价于?
哪个表达式等价于?
4. 正弦和余弦线性组合的R型公式★★★☆☆⏱ 10 min
R型公式(振幅-相位形式)
一种将线性组合(角度相同)改写为单个三角函数的方法,其中,(或弧度)
例:
将表示为的形式,其中,。
- 1
用正弦复角恒等式展开目标形式:
- 2
- 3
与比较系数:
- 4
- 5
利用,将两个方程平方相加计算:
- 6
- 7
将两个方程相除消去,计算:
- 8
- 9
最终结果:
- 10
Exam tip:
务必检查题目要求的形式:的系数排列不同,因此求解前先展开。
5. 常见陷阱
错误做法:
错误地写为
原因:
余弦复角恒等式中,正弦项的符号会翻转,与角的符号相反
正确做法:
正确应为
错误做法:
解方程时从两边约去
原因:
这会去掉的解,这些解在大多数区间内都是有效的
正确做法:
将所有项移到一侧,提取公因子,分别求解每个因子
错误做法:
对错误写为
原因:
比较系数时系数颠倒,导致的值错误
正确做法:
求解前总是先展开R型表达式再比较系数
错误做法:
求解时保留原区间,例如对错误取
原因:
区间会随角度系数缩放,原区间会导致漏解
正确做法:
将区间边界乘以角度系数,因此对,区间应为
6. 速查表
恒等式类型 | 核心公式 |
|---|---|
倒数比与恒等式 | |
复角 | |
倍角 | |
R型公式: |
下一步
这些核心三角恒等式是纯数学2与纯数学3几乎所有后续主题的基础,也频繁出现在涉及简谐运动的力学问题中。你会经常用到它们来求解复杂三角方程、对三角函数求导和积分、化简反三角函数表达式,以及求组合周期函数的最大值和最小值。掌握这些恒等式是在试卷2和试卷3中取得高分的关键,因为每次考试都会在多道题目中考查它们。
