sin 啊,实际上就是正弦。它长得像个弯月,可是是标准的数学弯,不是那种画歪了的。
要是把一条线往上翘,再加上一个角度,那个翘起来的长度,就是 sin 的值。
说白了,它就是个“量角器”的尺子。 大量人第一反应认定,反正有反正弦和余弦嘛,那 sin 不就是那个最基础的参数吗?实际上不然。大量人一看到 sin,脑子里立马蹦出直角三角形,一个角、对边、斜边,还有那个一辈子背不住的 3-4-5 那套。180 度不对,30 度不对,反正设个直角三角形就死定了。
这就好比让你画一个圆,你非得先画个正方形才能算面积,多费事哪。
实际上 sin 不是靠直角三角形活过来的,它是圆天生就会的。听我说好点,想象圆像是一个庞大的弹珠,你在弹珠表面随意划一刀,从圆心连到那个切点,这条线就叫半径。
然后再找个你喜爱的角,比如从圆心出发画条线,把这个弹珠的圆心分成了两个半圆,一半是 0,一半是 180,再在那条分界线上打个点。 这就有点意思了。你从圆心出发,沿着那条分界线走,走到那个切点,这段路就是半径。目前,你从圆心再次出发,沿着你刚刚划的那条线,走到切点,这段新走的路,就是弦。在三角函数里,这个从圆心到切点的距离,就叫“对边”。 好了,别绕弯子了。sin 的定义挺好办:就是圆心到切点的距离,除以半径。
不对,什么的,我刚刚说错了,这要是直接除法,那对于 90 度来说就是 1,对于 180 度就是 0,但那个 1 和 0 是如何回事?哦,我明白了。sin 是一个比例,是弦长除以直径。当角度是 30 度时,弦长大约是半径的 0.866 倍,除以直径(2 倍半径)后,就是 0.433。
这个比例值就是 sin(30)。
要是你直接拿弦长除以半径,那是 cos 啊。
故此,sin 和 cos,就是一对孪生兄弟,只是看哪位先上坡哪位先下坡,哪位往左走哪位往右走,叫方随影随。 大量人学三角函数,最大的毛病就是把 sin 和 cos 给搞反了。
为啥如此说?出于当你站在原点往外走的时候,你离圆周越来越远,离圆心越来越远。
这时候,你横着走的距离(对边)实际上是在减小,而竖着的距离(邻边)是在增大。
故此,sin 这个函数,角度越大,值就越大,到了 90 度,它达到了顶峰,也就是 1。而 cos 呢,角度越大,值就越小,到了 90 度就变成 0 了。
这就好比你爬楼梯,sin 是你离顶楼的距离,cos 是你离楼下的距离。 再举个具体的例子。
要是你设一个圆,直径是 2 米。目前你画个 60 度的角。从圆心出发,往对边走,这段距离是根号 3。半径是 1 米。
那 sin(60) 应当是 0.866。
要是你拿着根号 3 除以 2,就是 0.866。
要是你拿根号 3 除以 1,那是 1.732,那是 cos 的值。
故此,记住这个:sin 是大弧上的弦,除以大直径。而 cos 是短弧上的弦,除以大直径。
这点挺好办搞混,出于大家习惯把角对着的边叫对边,但这在圆里彻底不对。角对着的是圆心,圆心对着的是弦。弦长除以直径,才是 sin。 还有啊,sin 不是固定的。它是个函数。sin(0) 等于 0,sin(180) 也等于 0,sin(360) 还是 0。
这是出于 0 度、180 度、360 度,它们都在一条水平线上。你往左走,0 度,sin 是 0。你往右走 180 度,还在原处,sin 还是 0。只到你往正上方走,90 度,sin 才变成 1。
这就叫周期性。每过 180 度,sin 的值就重复一次了,不过方向要反一下,这就叫奇函数。
要是说 sin 是像波浪一样的,那它实际上是双向的波,就像你在镜子前照,左右是反的。 再讲讲余弦。余弦是横着走,除以直径。角度越大,横着走越远,值越小。
故此余弦是减函数。而正弦是纵向走,角度越大,值越大。
故此正弦是增函数。
这就好比你在操场上跑圈,正弦代表你离顶点的距离,余弦代表你离起点的距离。 实际上,勾股定理也是 sqrt(1 - sin^2) 要么是 sqrt(1 - cos^2)。
这公式一出来,大家就当作是死命。
实际上是出于直角三角形里,斜边平方等于两直角边平方和。圆里,弦长平方等于半径平方加上弦心距平方。弦长就是 sin 的值乘以直径。平方一算,就是 sin^2 乘以直径平方。剩下的就是半径的平方。
故此 sin^2 + cos^2 等于 1。
这个 1 是如何回事?出于半径本身就是 1 倍的圆。
不管你把圆放大多少倍,这个比例关系一辈子不变。 在高级数学里,可能会有复数。
这时候 sin 变成了指数函数的一局部。欧拉公式里,e 的 i 次方等于 cos 加上 i 乘 sin。把指数拆开,既包含实数局部,也包含虚数局部。
这时候,sin 和 cos 就不只是是数字了,它们启动代表旋转的相位。但在中学和大学一般/平平数学里,我们主要把它们看作一个实数序列。0 度是 0,30 度是 0.5,45 度是 0.707,60 度是 0.866,90 度是 1。
这些数字是固定的,你能够查表,也能够自己算。 有时候我们会遇到 sin 和 cos 混合在一起的情况,比如 sin(30 度)。
这时候我们直接把它当成一个常数 0.5 用就行。
要是题目问的是 sin 的导数,那就是 cos。
要是问的是 cos 的导数,那就是 -sin。
故此 sin 和 cos 实际上是互逆的运算。
要是你认定先学 sin 再学 cos 忒枯燥,那也能够反过来想,先学 cos 再学 sin。
反正是用来解三角形的,最终都要求边长要么求别的量。 比如,你想知道一个内接正六边形的边长。正六边形内接于单位圆,那它的边长实际上就是 1。
要是你想知道正 16 边形的边长,那 sin(16 度) 的值就是近似值。
要是你想知道正 30 边形的边长,那 sin(15 度) 就是。
这些值都是具体的数字,你不需求去推导啥,你只需求记住反正弦和余弦。 故此说,sin 没啥好复杂的。它就是个好办的比例,把角度和长度联系起来的桥梁。它不依赖直角三角形,它依赖圆的直觉。它教我们,当角度变大时,纵向的跨度在增添,横向的跨度在减小。
这是最直观的。
只要记住了“对边除以直径”,其他难题迎刃而解。
不用啥“起初、其次、最终”,也不用啥“总而言之”。直接看圆,看弦,看比例。就是如此好办。