求任意角三角函数值的一种简单方法
2017-09-27李中烘
李中烘

笔者在多年的高中数学教学过程中,发现学生按照人教版数学必修四中介绍的利用三角函数诱导公式求三角函数值时,容易混淆诱导公式,从而导致求值出错。本文尝试结合三角函数的定义,给出一个求三角函数值的简单方法。
我们先回顾人教版数学必修四给出的任意角的三角函数的定义。
任意角三角函数的定义:如图1,设?琢是一个任意角,它的终边与单位圆交于点?妆(x,y),那么:
(1)y叫做?琢的正弦(sine),记做sin?琢,即sin?琢=y;
(2)x叫做?琢的余弦(cosine),记做cos?琢,即cos?琢=x;
(3)■叫做?琢的正切(tangent),记做tan?琢,即tan?琢=■(x≠0)。
下面给出本文用到的命题并给以证明。
命题:设?茁是任意角,且?茁与x轴的夹角为?琢(0≤?琢≤■),则有:
①sin?茁=±sin?琢;②cos?茁=±cos?琢;③tan?茁=±tan?琢;(此时?茁≠■+k?仔,k∈Z)。
其中,“±”取决于?茁终边所在象限角(坐标轴)所对应原函数值的符号。
证明:下面只证明公式①(即正弦的情况),公式②、公式③可类似的证明。
设任意角?茁的终边与单位圆的交点为P1(x,y),?茁与x轴的夹角?琢的终边与单位圆的交点为P2(x′,y′),根据三角函数单位圆的定义,则有:
sin?茁=y;cos?茁=x;tan?茁=■(x≠0)
sin?琢=y′;cos?琢=x′;tan?琢=■(x′≠0)
①若?茁终边落在x轴上,则?茁与x轴的夹角?琢=0,此时y=y′=0,则有:sin?茁=sin?琢;
②若?茁终边落在y轴上:
若?茁终边落在y轴正半轴上,此时?茁与x轴的夹角?琢=■,?茁终边与?琢终边重合,P1(x,y)与P2(x′,y′)重合,故有y=-y′,即sin?茁=sin?琢;
若?茁终边落在y轴负半轴上,此时?茁与x轴的夹角?琢=■,?茁终边与?琢终边关于原点对称,P1(x,y)与P2(x′,y′)关于原点对称,故有y=-y′,即sin?茁=-sin?琢;
③若?茁终边落在第一象限上,此时?茁终边与?琢终边重合,P1(x,y)与P2(x′,y′)重合,故有y=y′,即sin?茁=-sin?琢;
④若?茁终边落在第二象限上,此时?茁终边与?……