高中学习三角函数关系公式,我们知其然,不知其所以然。
记得曾看过一位数学家说过,只要知道逻辑的起点和推理过程,我们就能建立逻辑体系,获知结果。接下来,对三角函数公式的所有的核心公式做一次从零开始的演绎实践。
6个步骤
步骤1
三角定义,结合三角形图
步骤2
三角函数诱导公式,通过函数曲线
步骤3
三角函数恒等式,在单位圆内构造直角三角形
步骤4
三角和与差,构造两个三角形,两个角度之和
步骤5
积化和差,有了上面的步骤4,步骤5的推导逻辑水到渠成。
步骤6
倍角&半角,主要用到了步骤3和步骤4
小结
从步骤1到步骤6,循序渐进的逻辑演绎。逻辑的起点是三角函数的定义,逻辑的过程借助了四张图:三角形,函数曲线,单位圆,两个三角形(辅助线)。这个演绎过程,最核心的是证明三角的和差公式sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ,因为它撑起了三角函数公式的推导体系。
至此,当我们记住上面四张图,我们就准备好了,随时徒手搭建出三角函数的变换公式的能力。
拓展阅读
两角和差的余弦公式的五种推导方法之对比P.S. 中秋快乐
后记
对于步骤4三角和差的证明,我是通过几何图形来论证的(数有形能直观,把三角函数关系式映射到三角图形,通过几何位置关系&几何意义再映射回三角函数,以此求证)。这种思路有四种变型,也即有四种几何画法,本文只展示了其中一种。