我们都学习过三角函数,但很多朋友对角度制和弧度制的理解存在误区。以正弦函数y=sinx为例,这里的自变量x可以取角度(°)也可以取弧度(rad),此时两者在本质上是一样的。 我们规定一个扇形的弧长L与半径R的比值为圆心角α°的弧度值θ(rad)。由于两个长度的比值必然为一个实数,所以弧度的本质就是一个实数。 当弧长和半径相等时,此时圆心角所对应的弧度为L:R=1(rad)。一个圆的周长为2πR,此时圆心角为360°,所以360°=2πR:R=2π(rad)。 360°=2π(rad) 180°=π(rad)≈3.14(rad) 1°=(π/180)(rad)≈(3.14/180)(rad)≈0.017(rad) 1(rad)=(180/π)°≈(180/3.14)°≈57.3° 例如sin30°=sin(π/6)=1/2 这里sin(π/6)≈sin(3.14/6)≈sin(0.52) 对于sinx,x可以取角度也可以取弧度,但是sinx的值只能代表一个实数,也就是弧度。这一点是很多朋友理解不够准确的地方,务必注意。 今天,我们来探讨一个很有趣的问题,证明sin(cosx)<cos(sinx)。 要想证明这个结论,我们首先回顾正余弦函数的基本性质。 ①取值范围:sinx∈[-1,1];cosx∈[-1,1] ②单调性:sinx在[-π/2,π/2]上单调递增 ③诱导公式:cosx=sin(π/2-x)=sin(π/2+x) ④两角和差公式 sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ 根据以上性质,我们就可以得到一个很重要的结论。 cosx+sinx=√2[(√2/2)cosx+(√2/2)sinx] =√2[sin(π/4)cosx+cos(π/4)cosx] =√2sin(π/4+x) cosx-sinx=√2[(√2/2)cosx-(√2/2)sinx] =√2[sin(π/4)cosx-cos(π/4)cosx] =√2sin(π/4-x) 辅助角公式 cosx+sinx=√2sin(π/4+x) cosx-sinx=√2sin(π/4-x) 好了,现在我们可以来解决一开始提到的问题了。 求证:sin(cosx)<cos(sinx) 证明:sinx∈[-1,1],sinx在[-π/2,π/2]上单调递增 ①sinx∈[0,1] π/2-sinx∈[π/2-1,π/2]⊆[-π/2,π/2] cosx∈[-1,1] 注意到π/2≈3.14/2=1.57>1 cosx∈[-1,1]⊆[-π/2,π/2] cosx+sinx=√2sin(π/4+x)≤√2 √2≈1.414<π/2 cosx+sinx≤√2<π/2 cosx<π/2-sinx 我们得出了cosx与(π/2-sinx)的取值均在区间[-π/2,π/2]内,并且cosx<π/2-sinx 根据sinx在[-π/2,π/2]上单调递增,可得 sin(cosx)<sin(π/2-sinx)=sin(cosx) sin(cosx)<cos(sinx) ②sinx∈[-1,0] π/2+sinx∈[π/2-1,π/2]⊆[-π/2,π/2] cosx∈[-1,1]⊆[-π/2,π/2] cosx-sinx=√2sin(π/4-x)≤√2<π/2 cosx<π/2+sinx 我们得出了cosx与(π/2+sinx)的取值均在区间[-π/2,π/2]内,并且cosx<π/2+sinx 根据sinx在[-π/2,π/2]上单调递增,可得 sin(cosx)<sin(π/2+sinx)=sin(cosx) sin(cosx)<cos(sinx),证毕! 最后,我们举几个例子用计算器验证一下 sin[cos(π/4)]=0.6496… cos[sin(π/4)]=0.7602… sin(cos1)=0.5143… cos(sin1)=0.6663.… |
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