正弦、余弦和正切是三角函数的基本定义,它们在直角三角形和单位圆中有明确的几何意义。下面是这些函数的定义和公式:
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正弦(sin) :对于一个角度θ,它的正弦值定义为直角三角形的对边长度与斜边长度的比值。在单位圆中,正弦值也可以表示为圆上任意一点的y坐标。
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余弦(cos) :对于一个角度θ,它的余弦值定义为直角三角形的邻边长度与斜边长度的比值。在单位圆中,余弦值表示为圆上任意一点的x坐标。
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正切(tan) :对于一个角度θ,它的正切值定义为直角三角形的对边长度与邻边长度的比值。在单位圆中,正切值可以表示为圆上任意一点的y坐标除以x坐标。
这些函数之间的关系可以通过以下公式表示:
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$\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1$(勾股定理在单位圆上的应用)
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$\tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta}$
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$\cot\theta = \frac{1}{\tan\theta} = \frac{\cos\theta}{\sin\theta}$
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$\sec\theta = \frac{1}{\cos\theta}$
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$\csc\theta = \frac{1}{\sin\theta}$
此外,还有一些恒等式和转换公式,例如:
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$\tan^2\theta + 1 = \sec^2\theta$
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$\cot^2\theta + 1 = \csc^2\theta$
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$\sin(2\theta) = 2\sin\theta\cos\theta$
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$\cos(2\theta) = \cos^2\theta - \sin^2\theta$
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$\tan(2\theta) = \frac{2\tan\theta}{1 - \tan^2\theta}$
这些公式在解决三角学问题和工程、物理等领域的问题时非常有用。
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