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SPM 数学:如何掌握三角学(比值与图形)

中五三角学把正弦、余弦、正切扩展到 0 到 360 度的角,并要你画出它们的图形。每个象限里的正负号和每个图形的形状,是要掌握的两件事。

每个象限里的正负号

超过 90 度后,正弦、余弦、正切都可能为负,而哪些为正取决于象限,绕四个象限的经典口诀“全、正弦、正切、余弦”能理清这一点。先求出基本的锐角,再根据象限加上正确的符号。

符号错了,就把一个正确的数值变成失掉的分。

记住每个图形的形状

正弦和余弦图是介于 −1 与 1 之间的波;余弦曲线是正弦曲线平移而来,而正切图重复得更陡峭、并带有断点。作草图时,先标出关键点,每条曲线穿过零点、达到最大值和最小值的地方,再平滑地连起来。

把基本形状背下来,意味着即使紧张时你也能画出它们。

求解带倍角的方程,如sin 2x

像sin 2x = 0.5这样的方程,在x为0°到360°之间求解时,比普通的sin x方程多需要一个步骤,漏掉这一步是常见的丢解原因。因为方程是用2x而不是x来表示的,首先要算出2x本身的范围:如果x的范围是0°到360°,那么2x的范围就是0°到720°,搜索范围翻了一倍。

先在这个翻倍后的范围内求解2x的方程,照常用基本角和各象限的正负号规律找出所有的解,最后一步才把每个解除以2,得到x的值。漏掉这个把范围翻倍的步骤,是学生在倍角方程中只找到两个解、而题目在x的所需范围内其实有三个或四个解的最常见原因。

在开始求解之前,先明确写出倍角的工作范围作为第一行,“对于2x,0° ≤ 2x ≤ 720°”能让这一步清楚可见,大大降低遗漏的可能。

从方程式读出振幅和周期

当正弦图或余弦图写成y = a sin bx或y = a cos bx时,a和b这两个数字能准确告诉你基本图形是如何被拉伸的,甚至不需要先描出一个点。数字a是振幅,它把y的最大值定为a、最小值定为−a,相对于最大值为1、最小值为−1的基本图形,把图形在垂直方向拉伸了。

数字b则控制图形重复的快慢:b越大,图形在水平方向被压缩得越厉害,沿x轴走更短的距离就能完成一个完整周期;b越小,周期就被拉得越长,跨越更宽的范围。画图之前,最好把这两个数字分开写下来,并用文字说明各自改变了什么,“a拉伸高度,b压缩宽度”因为把哪个数字控制哪个方向搞混,很容易画出大致形状正确、但最大值错误或在给定范围内波浪数目错误的图形。

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常见问题

三角方程在0°到360°之间应该有多少个解?

大多数基本方程如sin x = k或cos x = k在这个范围内恰好有两个解,因为该比值在一个完整旋转周期内会在两个位置重复取值。有些方程,尤其是带有倍角的方程如sin 2x,解的个数可能更多。

CAST口诀是什么,为什么有用?

这是一个帮助记忆正弦、余弦、正切在四个象限中哪个为正的口诀。它的用处在于,一旦从计算器得知基本角,它就能告诉你三角方程的第二个解应该落在哪里。

需要背下正弦、余弦、正切图的形状吗?

是的,掌握它们的大致形状,包括各自在哪里穿过零点、在哪里达到最大值或最小值,是能在考试中快速画出或解读这些图形所必须具备的知识。

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