中学数学

锐角三角函数:把角度变成数字

10 分钟

坡度怎么精确描述

滑梯陡不陡,光看说不准,工程师用「升高 ÷ 水平距离」——坡比。三角函数就是给直角三角形里的边长之比起名字:锐角 A 一定,不管三角形画多大,对边÷斜边恒定,叫正弦 sin A;邻边÷斜边叫余弦 cos A;对边÷邻边叫正切 tan A。角定则形定、比例定——这正是相似三角形的直接推论。

三个必背的特殊角

  • 30°:sin = 1/2,cos = √3/2,tan = √3/3
  • 45°:sin = cos = √2/2,tan = 1
  • 60°:sin = √3/2,cos = 1/2,tan = √3

记住 30° 那一行就够:60° 与它正弦余弦互换;45° 来自边长 1-1-√2 的等腰直角三角形。

测量不可到达的高度

想知道教学楼多高,不必爬上去:退到 20 米外,测得楼顶仰角约 30°,则楼高 h 满足 tan 30° = h/20,h = 20×√3/3 ≈ 11.5 米(别忘了加上眼睛或仪器的高度)。没有无人机的年代,测绘员就靠一台测角仪加一张三角函数表画出全国地图。今天的 GPS、桥梁设计、3D 游戏引擎,底层都是 sin 和 cos。

和函数的关系

sin、cos 是「角的函数」:给一个角度,出一个比值。以后还会看到它们的图象是连绵起伏的波浪线——声音、交流电、潮汐,全世界的周期现象都用它描述。

常见误区:把 sin 30° 当成「sin × 30°」去拆算。sin A 是一个整体记号,角度与比值绑死,不能拆。

练一练:梯子长 4 米,与地面成 60° 角,顶端离地面多高?(用 sin 60°)

小纸条

用手机测角功能或量角器测一次仰角,配合步测距离,估出附近一棵树或一根灯杆的高度。

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