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第 2 章 · 对应原书 Chapter 2

三角学回顾

sin 和 cos 不是背诵负担,是一个旋转的圆。

2.1 为什么学微积分要先会三角

因为微积分最爱折腾的东西——摆动的秋千、交流电、声波、潮汐——背后全是圆周运动,而 sin 和 cos 就是圆周运动的两个"影子"。这一章你只要真正看懂一张图:单位圆。

交互模型 3

单位圆:sin 和 cos 的真身

拖动滑块(或点"转动"自动播放)。绿线是 cos θ(横向影子),橙线是 sin θ(纵向影子),θ 是转过的角度。

2.2 角度要用"弧度"来数

微积分里几乎不用"度",用弧度。弧度的定义朴素得可爱:弧长等于半径时,对应的角就是 1 弧度。所以整个圆周(弧长 2πr)就是 2π 弧度:

180° = π 弧度 ≈ 3.14159  90° = π/2  30° = π/6

为什么非要换成 π?现在只需要记住:用弧度时 sin 的图像才长出正确的"斜率",这个伏笔在第 7 章揭晓(提示:那会是 1,而不是一个丑陋的 π/180)。

交互模型 4

波形实验室:y = A·sin(Bx)

A 管波多高(振幅),B 管波多密(频率)。切换 cos 看看它和 sin 只差一个 90° 的错位。

2.3 唯一要背的恒等式

sin²θ + cos²θ = 1

不用背——它就是勾股定理:横向影子(cos)和纵向影子(sin)是直角边,斜边是半径 1。在单位圆模型里盯一眼,这公式就是画出来的。书里那一大堆三角恒等式,百分之九十都能从这张图现场推导,推导不出的后面用不到。

原书这一章还有:特殊角的三角函数值表(30°/45°/60°)、正弦余弦在各象限的正负号(ASTC "all students take calculus"口诀)、以及一大波恒等式。都可以等用到时回来查,不用现在硬啃。

本章小结

练习

Q1θ = 90°(即 π/2)时,sin θ = ?

转到 90° 时点在圆的正上方,纵向影子最长 = 半径 = 1。在单位圆模型里转到 90° 看一眼,一秒记住。

Q23π/2 弧度是多少度?

3π/2 = 3 × (180°/2) = 270°。乘个 180/π 就行——弧度和角度就是同一枚硬币的两面。第一项是绕圈的废话选项,正确答案就是 270°。

Q3已知 sin θ = 0.6,θ 在第一象限,cos θ = ?

勾股:cos² = 1 − 0.36 = 0.64,cos = 0.8(第一象限取正号)。这就是 3-4-5 直角三角形:影子 0.8、0.6,半径 1。
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