基本三角函数在直角坐标和极坐标下的图像。
$0$ | $\frac{1}{6}\pi$ | $\frac{1}{4}\pi$ | $\frac{1}{3}\pi$ | $\frac{1}{2}\pi$ | $1\pi$ | $\frac{3}{2}\pi$ | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
$\sin$ | $0$ | $\frac{1}{2}$ | $\frac{\sqrt{2}}{2}$ | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | $1$ | $0$ | $-1$ |
$\cos$ | $1$ | $\frac{\sqrt{3}}{2}$ | $\frac{\sqrt{2}}{2}$ | $\frac{1}{2}$ | $0$ | $-1$ | $0$ |
$\tan$ | $0$ | $\frac{\sqrt{3}}{3}$ | $1$ | $\sqrt{3}$ | undefined | $0$ | undefined |
$\cot$ | undefined | $\sqrt{3}$ | $1$ | $\frac{\sqrt{3}}{3}$ | $0$ | undefined | $0$ |
$\sec$ | $1$ | $\frac{2\sqrt{3}}{3}$ | $\sqrt{2}$ | $2$ | undefined | $-1$ | undefined |
$\csc$ | undefined | $2$ | $\sqrt{2}$ | $\frac{2\sqrt{3}}{3}$ | $1$ | undefined | $-1$ |
反射于$\theta=0$(负角) | 反射于$\theta=\dfrac{\pi}{4}$(余角) | 反射于$\theta=\dfrac{\pi}{2}$(补角) | 反射于$\theta=\dfrac{3\pi}{4}$ |
---|---|---|---|
$\sin(0-\theta) = -\sin\theta$ | $\sin(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \cos\theta$ | $\sin(\pi-\theta) = \sin\theta$ | $\sin(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = -\cos\theta$ |
$\cos(0-\theta) = \cos\theta$ | $\cos(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \sin\theta$ | $\cos(\pi-\theta) = -\cos\theta$ | $\cos(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = -\sin\theta$ |
$\tan(0-\theta) = -\tan\theta$ | $\tan(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \cot\theta$ | $\tan(\pi-\theta) = -\tan\theta$ | $\tan(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = \cot\theta$ |
$\cot(0-\theta) = -\cot\theta$ | $\cot(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \tan\theta$ | $\cot(\pi-\theta) = -\cot\theta$ | $\cot(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = \tan\theta$ |
$\sec(0-\theta) = \sec\theta$ | $\sec(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \csc\theta$ | $\sec(\pi-\theta) = -\sec\theta$ | $\sec(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = -\csc\theta$ |
$\csc(0-\theta) = -\csc\theta$ | $\csc(\dfrac{\pi}{2}-\theta) = \sec\theta$ | $\csc(\pi-\theta) = \csc\theta$ | $\csc(\dfrac{3\pi}{2}-\theta) = -\sec\theta$ |
位移$\dfrac{\pi}{2}$(增加π/2相位) | 位移$\pi$(对角) | 位移$\dfrac{3\pi}{2}$ | 位移$2\pi$ (终边相同的角) |
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$\sin(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = \cos\theta$ | $\sin(\theta+\pi) = -\sin\theta$ | $\sin(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = -\cos\theta$ | $\sin(\theta + 2\pi) = \sin\theta$ |
$\cos(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = -\sin\theta$ | $\cos(\theta+\pi) = -\cos\theta$ | $\cos(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = \sin\theta$ | $\cos(\theta + 2\pi) = \cos\theta$ |
$\tan(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = -\cot\theta$ | $\tan(\theta+\pi) = \tan\theta$ | $\tan(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = -\cot\theta$ | $\tan(\theta + 2\pi) = \tan\theta$ |
$\cot(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = -\tan\theta$ | $\cot(\theta+\pi) = \cot\theta$ | $\cot(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = -\tan\theta$ | $\cot(\theta + 2\pi) = \cot\theta$ |
$\sec(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = -\csc\theta$ | $\sec(\theta+\pi) = \sec\theta$ | $\sec(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = \csc\theta$ | $\sec(\theta + 2\pi) = \sec\theta$ |
$\csc(\theta+\dfrac{\pi}{2}) = \sec\theta$ | $\csc(\theta+\pi) = \csc\theta$ | $\csc(\theta + \dfrac{3\pi}{2}) = -\set\theta$ | $\csc(\theta + 2\pi) = \csc\theta$ |
这些公式有一句著名的口诀:奇变偶不变,符号看象限。“奇变偶不变”指的是,如果括号内增加π/2的奇数倍,改变函数名(如$\sin$变成$\cos$),偶数倍则不变;而“符号看象限”指的是,只需要假设$\theta$是第一象限的角(这样θ的三角函数必定为正),而观察公式变换后$\theta + \dfrac{n\pi}{2}$在对应象限的三角函数的符号,例如$\sin(\theta + \pi)$,θ转动π rad后到达第三象限,而第三象限的正弦是负数,所以$\sin$前加负号,$sin(θ+π)=−sinθ$。Ref
倒数关系
平方和关系
相邻三个值的关系(当前值等于往右第一个值除以往右第二个值,当前值等于相邻两个值的积)
这里的两个图形证明非常不错,想当年我的老师可能也是不晓得的。时间飞快,这一晚,就是二十多年。
二倍角公式
三倍角公式
半角公式(降幂公式)
通常,我们提到的积化和差公式只涉及$\sin$和$\cos$相关的四个公式,它们都是从前面提到的和差恒等式推出的。
通常,这里也只是记录4个涉及$\sin$和$\cos$的公式,它们都可以通过上面积化和差的几个公式直接加减推出。
这几个公式,也可以通过把$\alpha$看成$\dfrac{\alpha + \beta}{2} + \dfrac{\alpha - \beta}{2}$,把$\beta$看成$\dfrac{\alpha + \beta}{2} - \dfrac{\alpha - \beta}{2}$,然后通过前面提到的和差恒等式直接相加得出。
用 $\tan{\dfrac{\alpha}{2}}$ 表示 $\sin \alpha$, $\cos \alpha$, $\tan \alpha$
Ref: