三角函数啊,这东西在脑子里得有个大磁吸,不然脑子就空转。 看正弦图,那个圆圈就是标准的单位圆,半径恒定为 1。当角度转进来,那个“高度”就是正弦值,范围直逼大门。
不管是正数还是负数,它都在 -1 到 1 之间晃悠,绝顶时分就是 1,底戳到最低时就是 -1。余弦行,这图跟正弦那是直接 CP 还是哪位,都是那个圆,只是你视线得往右边倒,看的是“底边长度”。范围同样是这俩,没啥区别,反正都逃不出 -1 到 1 这个圈套。正切就更有戏了,它实际上是正弦除以余弦,只要余弦不为零,它就一辈子跑在某个常数外面。别看也能画出正弦曲线,但正切线它是那种透出去又折回来的斜线,范围是正无穷到负无穷,没上限没下限,想把它关进框里,非得先把分母切成两半才行。
反正这仨数,要么对,要么不对,哪位跟哪位是一伙的,就走着瞧。 实际上说个更接地气的例子就能明白这个范围。举个我看新闻时的例子,某地地震波 propagation,测出来的振幅离震动最硬点(峰值)有 2 厘米,离震源最软点(谷值)有 0.3 厘米。
这也就说明白正弦值肯定要小于等于 2,大于等于 0.3,这是彻底讲得通的。再比如金融里的 K 线,收盘价要是把收盘价拉高,那“涨幅”就大于等于零;要是跌穿,就小于等于零。
反正对于任何可观测的量,它总不能无限大,受限于那个圆形的边界,这就是你没法绕开的物理现实。 至于角度如何算,高中数学里他们那套公式忒死板了,像个教条。你得自己琢磨,反正三角函数就是描述周期运动的,频率越快,如何算它那个“变化率”?反正频率越高,周期越短。
这就好比一个弹簧,你给它施加多大的力,它就弹多高,这跟角度扯不上多大关系。
反正只要你知道周期是多久,就能算出它在任意时刻的数值,哪怕这个数值是负数,反正负数就是虚数要么根号下负数,反正它也是三角函数。 说到范围,除了正无穷负无穷,实际上最标准的定义域就是 0 到 2π,要么 -π 到 π。
这俩范围别看看着不一样,但本质是差不多的,就是把一个整个的波形给切成了两段。
比如正弦函数,0 到 π 是上半个圆,π 到 2π 是下半个圆。余弦函数同理,0 到 π 是右半边,π 到 2π 是左半边。
反正不管是正弦还是余弦,它们都是周期函数,每过一个周期,它们在数轴上就是重复的。
故此,不管你画多少个圆,不管你把圆如何旋转,反正只要没超出 0 到 2π 这个区间,反正你用的就是同一个函数。 正切函数略微有点不一样,它没有限制,反正不管你是 0.01 度还是 360 度,反正它都是周期性的,反正它也是无限延伸的。
反正你要是把正切函数的定义域切成两半,一个是对称的,一个是反的,反正它也是两个不同的分支。 再说说实际应用,比如雷达测距,它算的距离是反射回来的工夫乘以光速再除以两个。
反正这个距离肯定是个正数,故此它只能大于等于零。
要是遇上了负数,那肯定是用来表示相位的,反正它不是物理意义上的距离。 总而言之,三角函数的范围,不是老师强加给你的规矩,而是物理世界给我们设定的边界。它告诉我们,啥东西是有极限的,啥东西是能够无限大的。
反正这听起来挺玄乎的,实际上就是一场关于数、图像和周期性关系的智力游戏。
只要你不违反常识,不违反圆的那个定义,那你就能在 -1 到 1 和 -∞ 到 +∞ 之间玩得挺快乐。