高二上📈 函數
弧度與三角函數
Radians and Trigonometric Functions
公式
π 弧度 = 180° | 弧長 = rθ | 扇形面積 = (1/2)r²θ
弧度用「弧長是半徑的幾倍」量角度。換成弧度後,弧長與面積公式變得極簡潔。
白話解釋
度度量是人為約定的(一圈切 360 份)。**弧度**則是自然的定義:角度 θ = 弧長 ÷ 半徑。所以半徑為 r 的圓上,一個弧度對應的弧長剛好是 r。
換算靠 **π 弧度 = 180°**。常見值:30° = π/6、45° = π/4、60° = π/3、90° = π/2、180° = π。
用弧度的最大好處是公式變乾淨: **弧長 = rθ** **扇形面積 = (1/2)r²θ** 如果用度度量,這兩個公式都要多乘一個 π/180,麻煩得多。(微積分裡 sin 的導數等於 cos,也只有在弧度制下才成立。)
**三角函數的推廣**:國中的三角比只定義在銳角。高中用單位圓推廣到任意角——角 θ 的終邊與單位圓交於點 (x, y),就定義 cos θ = x、sin θ = y。
這個定義讓三角函數對所有實數都有意義,並自然給出**週期性**(sin、cos 週期 2π)與各象限的正負號。象限符號用「**全正、S 正、T 正、C 正**」(一二三四象限分別是全部、sin、tan、cos 為正)記憶。
最基本的恆等式 **sin²θ + cos²θ = 1** 直接來自單位圓上 x² + y² = 1。
什麼時候用
週期現象(聲波、潮汐、交流電)、圓周運動、微積分中的三角運算。
最容易錯的地方
- 計算機在度度量模式下算弧度(或反過來)。
- 弧長公式用了度數沒換算。
- 各象限的正負號記錯。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
60° 等於幾分之 π 弧度?(答案形如 π/3 請填 3)
- 2
半徑 6、圓心角 2 弧度的弧長是多少?
- 3
sin²θ + cos²θ = ?