三角函数是描述角度与边长关系的函数。理解三角函数的基本概念,是学习三角函数的基础。
什么是三角函数?
三角函数(Trigonometric Functions)是数学中常见的一类关于角度运算的函数,用于描述直角三角形的内角与它的两个边的比值关系。
简单理解
三角函数就像"角度和边长的比例":
- 在直角三角形中,角度确定 后,边长之间的比例就确定了
- 这些比例就是三角函数
- 用三角函数可以计算未知的边长和角度
常见的三角函数
常见的三角函数包括:
- 正弦函数(sin)
- 余弦函数(cos)
- 正切函数(tan)
- 余切函数(cot 或 ctg)
- 正割函数(sec)
- 余割函数(csc)
在一些领域还会用到正矢函数、半正矢函数等其他的三角函数。
三角函数的定义
在直角三角形中
假设直角三角形的一个锐角为 θ,在这个三角形中,θ 的对边、邻边和斜边分别为 a、b、h,如下图所示。

那么,θ 的几个三角函数关系 如下:
-
正弦(sine):对边与斜边的比值
sinθ=ha
-
余弦(cosine):邻边与斜边的比值
cosθ=hb
-
正切(tangent):对边与邻边的比值
tanθ=ba
-
余切(cotangent):邻边与对边的比值
cotθ=ab
-
正割(secant):斜边与邻边的比值
secθ=bh
-
余割(cosecant):斜边与对边的比值
cscθ=ah
记忆口诀
正弦:对边比斜边(sin=斜对)
余弦:邻边比斜边(cos=斜邻)
正切:对边比邻边(tan=邻对)
余切:邻边比对边(cot=对邻)
根据定义,我们可以得到:
tanθ=cosθsinθ=b/ha/h=ba
cotθ=sinθcosθ=a/hb/h=ab
secθ=cosθ1=bh
cscθ=sinθ1=ah
在单位圆中
三角函数也可以在单位圆中定义:
- 在单位圆上,角度 θ 对应的点的坐标是 (cosθ,sinθ)
- 这样定义的三角函数可以推广到任意角度(包括大于 90° 的角度)
三角函数的性质
周期性
三角函数是周期函数:
- sinθ 和 cosθ 的周期是 2π(或 360°)
- tanθ 和 cotθ 的周期是 π(或 180°)
奇偶性
- sinθ 是奇函数:sin(−θ)=−sinθ
- cosθ 是偶函数:cos(−θ)=cosθ
- tanθ 是奇函数:tan(−θ)=−tanθ
有界性
- ∣sinθ∣≤1
- ∣cosθ∣≤1
- tanθ 和 cotθ 无界
应用场景
三角函数一般用于计算三角形中未知长度的边和未知的角度,在导航、工程学以及物理学方面都有广泛的用途。
航海学
- 🧭 导航:计算航向和距离
- 🗺️ 定位:确定船只的位置
测绘学
- 📐 测量:测量高度、距离、角度
- 🗺️ 地图:绘制地图
工程学
- 🏗️ 建筑设计:计算建筑物的尺寸和角度
- ⚙️ 机械设计:计算机械零件的尺寸
物理学
常见错误
错误 1:混淆对边和邻边