三角函数:把圆周运动翻译成函数

任意角与弧度制

初中只认识 到 的角,但“旋转”可以转好几圈、也可以反向转。于是把角的概念推广:一条射线绕端点逆时针旋转得到正角,顺时针旋转得到负角,不旋转是零角。这样角就有了任意大小与方向。

易错点:终边相同的角有无穷多个,写集合时一定要带上 。判断象限角时先把角化到 :如 先加 得 ,在第二象限。

弧度制

弧度用“弧长与半径之比”度量角。当弧长恰好等于半径时,对应圆心角定义为 。一整圈弧长 ,所以:

公式 (2)

换算口诀:角度乘 变弧度,弧度乘 变角度。高中做题默认用弧度制,几个常用值要秒答:

角度
弧度

弧度制的价值在于弧长、扇形面积公式不再含 的系数:

公式 (3)

记忆法:扇形面积长得像三角形——“底”(弧长 )乘“高”(半径 )。

任意角的三角函数

定义:单位圆视角

把角放进单位圆(半径 ),终边与单位圆交于点 ,则:

公式 (4)

一句话记牢:正弦看纵坐标,余弦看横坐标,正切看斜率。若点 在半径为 的圆上,则 ,,。

特殊角的三角函数值直接背表(用弧度记,斜杠线是分数线不是除号,分子照抄分母照抄即可):

角(弧度)
不存在

符号法则与同角关系

各象限三角函数的正负由“谁为正”决定:一全正、二正弦、三正切、四余弦(按 记)——第一象限全正,第二象限只有正弦为正,第三象限只有正切为正,第四象限只有余弦为正。

同角基本关系只有两条,却是恒等变换的全部底料:

公式 (5)

技巧:“弦化切”。已知 时,凡遇到 、 这类式子,把分母凑成 (即隐形的 ),再整体除以 就全部化为 的式子。符号归属(开方取正负)由 所在象限决定。

诱导公式

奇变偶不变,符号看象限。 这句话是全部诱导公式的总纲:

角

化简的固定套路是“负角化正、大角化小、化到锐角”三步走。例:——先去负号、再减去 得 ?不,,实际应加 得 ,。

易错点:用公式前先判断函数所在的象限符号,符号错了整题白做; 的公式是函数名互变的根源(正弦变余弦)。

三角函数的图像与性质

五点法与图像

在 上描五个关键点:、、、、,光滑连接即得正弦曲线。 的图像是正弦曲线左移 ; 在 处有垂直渐近线,被“切”成一段段上升曲线。

三大性质对比表

函数
定义域
值域
最小正周期
奇偶性 奇函数 偶函数 奇函数
函数 单调递增区间 单调递减区间 对称轴 对称中心
无 无

y = A sin(omega x + phi) 的图像

参数各管一件事: 管振幅(纵向拉伸,值域 ), 管周期, 管左右平移。

公式 (6)

由 到 的变换有两种顺序:

易错点:平移量要看 的系数。 到 是向左平移 ,不是 !口诀:提系数、再平移。

由图像求解析式“三看”:看振幅定 (峰谷差的一半),看周期定 (),代最值点定 (最值点代入比零点可靠,零点有二义性)。

三角恒等变换

两角和与差公式

公式 (7)
公式 (8)
公式 (9)

记忆口诀:正弦展开是“正余余正、符号照抄”;余弦展开是“余余正正、符号变号”( 中间是减号)。

二倍角公式(降幂公式的源头)

公式 (10)
公式 (11)

的三种写法是降幂公式的来源,由后两种反解即得降幂公式:

公式 (12)

降幂是为了“降次升角”,升幂是为了“升次降角”,恒等变换的第一直觉就是朝目标角的单角单次凑。

辅助角公式:异名化同名

公式 (13)

推导即“逆用”两角和正弦公式:提出 后,令 、 即可。 所在象限由 的符号决定。

考场速记:;。辅助角公式是求最值、求单调区间的第一把钥匙——先把式子化成 的单名函数,一切性质照表抄。