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三角函數

浪有多高是振幅,兩道浪之間隔多遠是週期,浪從哪裡開始是相位。四個係數各管一件事,拉一次就分得出來誰是誰。

互動座標紙

拉四個係數滑桿,正弦曲線即時重繪,紅筆自動標出最高點與最低點。

y = sin(x)

紅筆拉動滑桿,振幅、週期與相位移會即時重算。

a 是浪多高,b 是浪多密,c 是浪往左右挪,d 是整片海平面上下移。

自己驗一次 只拉 b,從 1 拉到 2。浪的高度完全沒變,但同樣寬的畫面裡塞進了兩倍的浪——週期 T = 2π ∕ |b| 被砍半了。振幅和週期是兩件不相干的事,這樣拉一次就不會再搞混。

觀念實驗室

三角函數的觀念不是背出來的,是轉一圈看出來的。左邊的點沿著單位圓走,右邊的波同步長出來——它們本來就是同一件事。

弧度5π / 18 ≈ 0.873
象限第 1 象限
sin θ0.766
cos θ0.643
tan θ1.192

點上面四顆換算鈕,綠點會走到對應位置,這裡直接把兩邊的值列出來給你比。

自己驗一次 把 θ 拉過 90°。sin 還在往上撐、cos 已經翻成負的——「第二象限 sin 正、cos 負」不是誰規定的,是點跑到左半邊去了。再往下拉過 180°,兩個一起變負,第三象限只剩 tan 是正的。

觀念速查表

依課本章節順序整理,點開看公式。上面的單位圓可以隨時回去驗證每一條。

三角比的基本關係式

高一下

倒數關係:cscθ = 1 / sinθ  secθ = 1 / cosθ  cotθ = 1 / tanθ商數關係:tanθ = sinθ / cosθ  cotθ = cosθ / sinθ平方關係:sin²θ + cos²θ = 1  1 + tan²θ = sec²θ  1 + cot²θ = csc²θ

平方關係不用背。單位圓上那個點的坐標就是 (cosθ, sinθ),而圓的方程式是 x² + y² = 1,代進去就是它。另外兩條把整條式子除以 cos²θ 或 sin²θ 就出來了。

廣義角與象限的正負

高一下

把角從銳角放大到任何角度:從 x 軸正向逆時針轉是正角,順時針轉是負角,終邊落在哪一象限,就決定了三個值的正負。

各象限中三角比的正負號
象限sincostan
第一+++
第二+--
第三--+
第四-+-

一句話記法:一全正、二 sin、三 tan、四 cos。看不懂就把上面的滑桿拉到那一象限,看紅色投影朝哪邊。

四組換算公式

高一下

sin(180° − x) = sin x  cos(180° − x) = −cos xsin(180° + x) = −sin x  cos(180° + x) = −cos xsin(−x) = −sin x     cos(−x) = cos xsin(90° − x) = cos x   cos(90° − x) = sin x

前三組是鏡射:對 y 軸、對原點、對 x 軸。第四組是把整個直角三角形轉 90°,對邊變鄰邊,所以 sin 和 cos 互換。上面四顆按鈕會把 P′ 畫給你看。

弧度量、弧長與扇形面積

高二上

π 弳 = 180°  1 弳 = 180 / π ≈ 57.3°弧長:s = rθ (θ 用弧度)扇形面積:A = ½ r²θ = ½ rs

弧度不是另一套單位,它就是「這段弧有幾個半徑長」。半徑 1 的圓走一整圈弧長 2π,所以一圈就是 2π 弳。弧長和面積公式只有在用弧度時才這麼乾淨,代角度會錯。

極坐標與直線的斜角

高一下

直角坐標 →極坐標:r = √(x² + y²)  tanθ = y / x極坐標 → 直角坐標:x = r cosθ  y = r sinθ直線斜率:m = tanα (α 為斜角,0° ≤ α < 180°)

上面的單位圓就是 r = 1 的極坐標。把 r 從 1 換成任意長度,(cosθ, sinθ) 就變成 (r cosθ, r sinθ)——形狀一樣,只是放大。

三角形:面積、正弦定理、餘弦定理

高一下

面積 = ½ ab sin C正弦定理:a / sinA = b / sinB = c / sinC = 2R (R 為外接圓半徑)餘弦定理:c² = a² + b² − 2ab cos C海龍公式:s = (a + b + c) / 2,面積 = √(s(s−a)(s−b)(s−c))

怎麼選:兩邊夾一角、或三邊求角,用餘弦定理;有一組「邊與其對角」配好了,用正弦定理。餘弦定理裡 C = 90° 時 cos C = 0,整條式子就退回畢氏定理。

正弦、餘弦、正切函數的圖形

高二上
三個基本函數圖形的性質比較
函數週期值域對稱零點/漸近線
y = sin x2π[−1, 1]奇函數零點 x = kπ
y = cos x2π[−1, 1]偶函數零點 x = π/2 + kπ
y = tan xπ全體實數奇函數漸近線 x = π/2 + kπ

y = a sin(bx + c) + d:振幅 |a|、週期 2π / |b|、相位移 −c / b、上下平移 d

最後這條就是下面座標紙那四個滑桿在做的事。tan 的週期是 π 不是 2π,因為它是 sin / cos,兩個一起變號就抵消掉了。

和差角、倍角與半角公式

高二上

sin(A ± B) = sinA cosB ± cosA sinBcos(A ± B) = cosA cosB ∓ sinA sinBtan(A ± B) = (tanA ± tanB) / (1 ∓ tanA tanB)倍角:sin2A = 2 sinA cosA   cos2A = cos²A − sin²A = 1 − 2sin²A = 2cos²A − 1   tan2A = 2 tanA / (1 − tan²A)半角:sin²(A/2) = (1 − cosA) / 2  cos²(A/2) = (1 + cosA) / 2

倍角就是和角裡 B 換成 A。cos2A 三種寫法要挑:題目給 sinA 就用 1 − 2sin²A,給 cosA 就用 2cos²A − 1,省一步換算。注意 cos 和角的號是相反的(差角才變加),這是最常掉的分。

疊合與最大最小值

高二上

a sin x + b cos x = √(a² + b²) sin(x + φ)其中 cosφ = a / √(a² + b²)  sinφ = b / √(a² + b²)最大值 √(a² + b²)  最小值 −√(a² + b²)

兩個同週期的波加起來,還是同一個週期的波,只是變高、往旁邊挪了一點。所以求最大最小值不必微分,把 √(a² + b²) 算出來就是答案——前提是 x 可以取到所有值。

記憶軸

歌詞四句,一句一顆節點。點下去,上面的座標紙會跳到那一句描述的形狀。

歌詞待補 四顆節點的機制已經可以用。等歌詞確認可公開,換掉上面四行字即可。

用歌記

公式寫成歌,男聲女聲兩版,挑自己順耳的那個。

男聲版待補

音檔待老王確認可公開後上架。

女聲版待補

同一段歌詞的另一個聲線,兩版給選擇權。

前一課補救待補

三角函數卡住,常常是弧度與角度的換算還沒轉過來。補救連結會指回三角比。

隨堂三題

答完立刻給解釋。解釋會叫你回到上面的座標紙自己驗一次。

第一題 y = 3sin(2x) 的週期是多少?

週期只看 b:T = 2π ∕ |b| = 2π ∕ 2 = π。前面那個 3 是振幅,它只管浪多高,不管浪多密。回上面把 a 拉到 3、b 拉到 2,紅筆會直接把週期算給你看。

第二題 y = sin(x) + 2 的中線在哪裡?

常數項 d 把整條曲線垂直平移,中線就跟著跑到 y = d。最大值變成 3、最小值變成 1,但上下擺動的幅度還是 1。回上面只拉 d,看整片海怎麼一起浮起來。

第三題 把 c 從 0 改成正的,圖形會怎麼動?

水平相位移是 −c ∕ b。c 變正、b 是正的時候,這個值是負的,所以往左移——這是很多人會反過來記的地方。與其死背,不如回上面拉一次 c,看紅筆標的極大點往哪邊跑。

生活裡的三角函數

側面看的海浪,一道浪峰形成類似正弦曲線的起伏
從側面看浪,一個週期就是兩道浪峰之間的距離。

旗津的海浪 → 三角函數

拍浪的時候不要從正面拍,要從側面拍,週期才看得出來。看浪的時候順便問三個問題:這道浪多高(振幅)?兩道浪之間隔多久(週期)?如果把平靜的海面當成中線,它在哪裡?

原片連結 影片目前放在老王看世界頻道。上面這張是示意圖。

本週任務單

提問、檢索、驗證、產出。做完交回來的東西,就是你自己的理解。

  1. 提問

    找一個會規律重複的量(潮汐、氣溫、心跳都可以),寫成一句問句。

  2. 檢索

    查它一段時間的數據,畫成折線圖,標出你認為的一個完整週期。

  3. 驗證

    回到上面的座標紙,調四個係數去逼近那條折線,記下你用的數字。

  4. 產出

    用一句話說明:你的例子裡,振幅和週期分別代表現實中的什麼。

繳交任務單

習題:基本與進階

題目出自老王看世界〈108課綱學測數學總複習 第九章 三角函數〉的習題,依難度分成兩組。可以直接在格子裡填答按「檢查答案」,用符號鍵盤按出根號與度數,也可以把手寫算式拍照、或整份 PDF 上傳自己對照。

三種寫法都收 答案可以寫 √3/2,也可以寫 根號3/2 或小數 0.866,系統會自己換算。答錯會直接把正確答案和解法攤開給你看。

基本15 題 三角比 · 象限角 · 化簡

1如下圖,直角三角形 ABC 中直角在 B、∠A = 60°,求:

60°ABC
符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

2已知 0° < θ < 90°,且 sinθ − cosθ = 1/5,求:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

3小明在距離巴黎鐵塔 300 公尺處的地面 A 點,測得塔頂 C 的仰角為 60°,求塔高。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

4下列各角度為第幾象限角?(填一、二、三、四或 1~4)

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

5下列哪些為 30° 的同界角?(可複選)

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

6求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

7求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

8求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

9求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

10求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

11求三角比:

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

12已知 cos(−θ) = cosθ,求 cos(−30°)。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

13已知 cos(180° − θ) = −cosθ,求 cos150°。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

14已知 cos(180° + θ) = −cosθ,求 cos210°。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

15已知 cos(360° + θ) = cosθ,求 cos420°。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

進階18 題 斜率 · 極座標 · 正弦與餘弦定理 · 和角與疊合

16若直線的斜角為 60°,求直線斜率 m。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

17有一點直角坐標為 (√3, 1),求它的極座標 [r, θ]。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

18有一點極坐標為 [6, 60°],求它的直角坐標 (x, y)。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

19有一根棍子長 8 公分,與地面夾角 60°,求棍子在地面的正射影長。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

20△ABC 中,∠A = 60°、b = 4、c = 8,求 △ABC 面積。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

21△ABC 中,∠A = 45°、∠C = 60°、BC = 3√2,求 AB 長。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

22△ABC 中,∠A = 60°、BC = 4√3,求 △ABC 的外接圓半徑。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

23△ABC 中,∠A = 45°、AC = 4√2、AB = 6,求 BC 長。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

24已知 △ABC 的三邊長為 5、6、7,求最大角的餘弦值。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

25△ABC 中三邊長 a = 7、b = 8、c = 5,求 cos C 與 △ABC 的面積。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

26△ABC 中 ∠A = 30°、a = 5、b = 5√3,求 sin B 與外接圓半徑 R。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

27用和角公式求 sin 75° 與 cos 75° 的值。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

28已知 sin θ = 3/5,且 θ 在第二象限,求 cos θ、tan θ 與 sin 2θ。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

29在地面上一點 A 測得塔頂的仰角為 30°,朝塔底方向前進 60 公尺到 B 點,測得塔頂仰角變為 60°。求塔高 h(公尺)。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

30求 f(x) = 3 sin x + 4 cos x 的最大值與最小值。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

31設 θ 為銳角,求 sin(180° − θ) ∕ sin θ + cos(180° + θ) ∕ cos θ 的值。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

32點 P 的直角坐標為 (−1, √3),求它的極坐標 (r, θ),其中 r > 0、0° ≤ θ < 360°。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

33已知 y = 2 sin(3x − π/3) + 1,求它的振幅、週期與最大值。

符號鍵盤

你的紀錄:這一題還沒有作答紀錄。

三種作答方式 直接在格子裡打字;或用格子下方的「符號鍵盤」按出根號、分數線、度數與圓周率,按一下就填進目前作用中的那一格;或按「拍照或上傳 PDF 作答」,把手寫算式拍成照片、或整份寫好的 PDF 帶上來。檔案只會留在你自己的裝置上,不會傳出去。上傳後這一題的正確答案與解法會直接攤開,讓你對著自己的過程批一次——錯在哪一步,比錯在哪一題更值得知道。

關於進階題 25 到 33 題 前面的進階題 16 到 24 題取自原文章〈108課綱學測數學總複習第九章 三角函數〉的習題區。第 25 題之後這九題,是依照同一章的觀念另外設計的,涵蓋正弦與餘弦定理、三角形面積、三角測量、和角與倍角、疊合的最大最小值、廣義角化簡、極坐標與圖形的四個參數。等原文的題目再補上來,會直接接在後面。