三角函數精確值

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imported>Xiao niu er2024年5月31日 (五) 13:19的版本 三角函数精确值:​ 修正笔误)
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Template:三角学 三角函數精確值是利用三角函數的公式將特定的三角函數值加以化簡,並以數學根式分數表示。

根式分數表達的精確三角函數有時很有用,主要用於簡化的解決某些方程式能進一步化簡。

根据尼云定理,有理数度数的角的正弦值,其中的有理数仅有0,±12,±1。

相同角度的轉換表
角度單位
0 112 18 16 14 12 34 1
角度 0 30 45 60 90 180 270 360
弧度 0 π6 π4 π3 π2 π 3π2 2π
梯度 0g 3313g 50g 6623g 100g 200g 300g 400g

計算方式

基於常識

例如:0°、30°、45°

單位圓
單位圓

經由半角公式的計算

Template:See also2 例如:15°、22.5°

sin(x2)=±12(1cosx)
cos(x2)=±12(1+cosx)

利用三倍角公式求13

Template:See also2 例如:10°、20°、7°......等等,非三的倍數的角的精確值。

  • sin3θ=3sinθ4sin3θ
  • cos3θ=4cos3θ3cosθ

把它改為

  • sinθ=3sin13θ4sin313θ
  • cosθ=4cos313θ3cos13θ

cos13θ當成未知數,cosθ當成常數項 解一元三次方程式即可求出

例如:sinπ9=sin20=316+12563+31612563

同樣地,若角度代未知數,則會得到三分之一角公式

经由欧拉公式的计算

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  • cosθn=(cosθ+isinθn)=12(cosθ+isinθn+cosθisinθn)
  • sinθn=(cosθ+isinθn)=12i(cosθ+isinθncosθisinθn)

例如:

sin1=12i(cos3+isin33cos3isin33)
=1423i{[2(1+3)5+5+2(51)(31)]+i[2(13)5+5+2(51)(3+1)]3
[2(1+3)5+5+2(51)(31)]i[2(13)5+5+2(51)(3+1)]3}[1]

經由和角公式的計算

例如:21° = 9° + 12°

sin(x±y)=sin(x)cos(y)±cos(x)sin(y)
cos(x±y)=cos(x)cos(y)sin(x)sin(y)

經由托勒密定理的計算

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Chord(36°) = a/b = 1/φ, 根据托勒密定理

例如:18°

根據托勒密定理,在圓內接四邊形ABCD中,

a2+ab=b2
(ab)2+ab=1
crd 36=crd(ADB)=ab=512
crd θ=2sinθ2
sin18=514

三角函数精确值列表

由于三角函数的特性,大于45°角度的三角函数值,可以经由自0°~45°的角度的三角函数值的相关的计算取得。

0°:根本

sin0=0
cos0=1
tan0=0

1°:2°的一半

sin1=1+3i16430815+35+85+5+4104642+(430+815+35+85+541046+42)i3+
13i16430815+35+85+5+4104642(430+815+35+85+541046+42)i3[2]

1.5°:正一百二十边形

sin(π120)=sin(1.5)=(2+2)(15+31025)(22)(3065+5+1)16
cos(π120)=cos(1.5)=(2+2)(3065+5+1)+(22)(15+31025)16

1.875°:正九十六边形

sin(π96)=sin(1.875)=1222+2+2+3
cos(π96)=cos(1.875)=122+2+2+2+3
tan(π96)=tan(1.875)=23+2+2+23+2+2+2+2

2°:6°的三分之一

sin2=12i(cos6+isin63cos6isin63)
=14i{[2(55)+3(5+1)]+i[6(55)51]3
[2(55)+3(5+1)]i[6(55)51]3}
cos2=12(cos6+isin63+cos6isin63)
=14{[2(55)+3(5+1)]+i[6(55)51]3
+[2(55)+3(5+1)]i[6(55)51]3}

2.25°:正八十边形

sin(π80)=sin(2.25)=22225+5+4+4+84
cos(π80)=cos(2.25)=22225+5+4+4+84
tan(π80)=tan(2.25)=2225+5+4+4+42225+5+4+4+4
cot(π80)=cot(2.25)=2225+5+4+4+42225+5+4+4+4
sec(π80)=sec(2.25)=222225+5+4+4+4
csc(π80)=csc(2.25)=222225+5+4+4+4

2.8125°:正六十四边形

sin(π64)=sin(2.8125)=1222+2+2+2
cos(π64)=cos(2.8125)=122+2+2+2+2

3°:正六十边形

sinπ60=sin3=1483151025
cosπ60=cos3=148+3+15+1025
tanπ60=tan3=14[(23)(3+5)2][22(55)]

3.75°:正四十八边形

sin(π48)=sin(3.75)=1222+2+3
cos(π48)=cos(3.75)=122+2+2+3

4°:12°的三分之一

sin4=12i(cos12+isin123cos12isin123)
=14i{[6(5+5)+51]+i[2(5+5)3(51)]3
[6(5+5)+51]i[2(5+5)3(51)]3}
cos4=12(cos12+isin123+cos12isin123)
=14{[6(5+5)+51]+i[2(5+5)3(51)]3
+[6(5+5)+51]i[2(5+5)3(51)]3}

4.5°:正四十边形

sin(π40)=sin(4.5)=1222+5+52
cos(π40)=cos(4.5)=122+2+5+52

5°:15°的三分之一、正三十六边形

sinπ36=sin5=223i22(26)323(1+3i)2(26)3238

5.625°:正三十二边形

sin(π32)=sin(5.625)=1222+2+2
cos(π32)=cos(5.625)=122+2+2+2

6°:正三十边形

sinπ30=sin6=18[6(55)51]
cosπ30=cos6=18[2(55)+3(5+1)]
tanπ30=tan6=12[2(55)3(51)]
cotπ30=cot6=12(50+225+33+15)
secπ30=sec6=3525
cscπ30=csc6=2+5+15+65

7.5°:正二十四边形

sinπ24=sin7.5=1482622
cosπ24=cos7.5=148+26+22
tanπ24=tan7.5=6+223
cotπ24=cot7.5=6+2+2+3
secπ24=sec7.5=1666102+83
cscπ24=csc7.5=16+66+102+83

9°:正二十边形

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sinπ20=sin9=148210+25
cosπ20=cos9=148+210+25
tanπ20=tan9=5+15+25
cotπ20=cot9=5+1+5+25

10°:正十八边形

Template:See

tan10=13i6123+36i31+3i612336i3+13

11.25°:正十六边形

sinπ16=sin11.25=1222+2
cosπ16=cos11.25=122+2+2
tanπ16=tan11.25=4+2221
cotπ16=cot11.25=4+22+2+1

12°:正十五边形

Template:See

sinπ15=sin12=18[2(5+5)3(51)]
cosπ15=cos12=18[6(5+5)+51]
tanπ15=tan12=12[3(35)2(25115)]

15°:正十二边形

Template:See

sinπ12=sin15=142(31)
cosπ12=cos15=142(3+1)
tanπ12=tan15=23
cotπ12=cot15=2+3

18°:正十边形

Template:See

sinπ10=sin18=14(51)=12φ1
cosπ10=cos18=142(5+5)
tanπ10=tan18=155(525)

20°:正九边形、60°的三分之一

Template:See

sinπ9=sin20=316+12563+31612563=
243(i33i+33)
cosπ9=cos20=
243(1+i33+1i33)

21°:9°与12°的和

sin7π60=sin21=148+31510+25
cos7π60=cos21=1483+15+10+25
tan7π60=tan21=14[2(2+3)(35)][22(5+5)]

360/17°,(21317)(36017):正十七边形

Template:See

cos2π17=1+17+34217+217+31734217234+21716

22.5°:正八边形

Template:See

sinπ8=sin22.5=12(22)
cosπ8=cos22.5=12(2+2)
tanπ8=tan22.5=21

24°:12°的二倍

sin2π15=sin24=18[3(5+1)255]
cos2π15=cos24=18(655+5+1)
tan2π15=tan24=12[2(25+115)3(3+5)]

180/7°,(2557)(1807):正七边形

Template:See

cosπ7=cos1807=cos2557=16+13i2428843i3+1+3i2428843i3

27°:12°与15°的和

sin3π20=sin27=18[25+52(51)]
cos3π20=cos27=18[25+5+2(51)]
tan3π20=tan27=51525

30°:正六边形

Template:See

sinπ6=sin30=12
cosπ6=cos30=123
tanπ6=tan30=133

33°:15°与18°的和

sin11π60=sin33=148315+1025
cos11π60=cos33=148+3+151025
tan11π60=tan33=14(2351)(25+25+3+5)
cot11π60=cot33=14(23+5+1)(25+2535)

36°:正五边形

Template:See

sinπ5=sin36=14[2(55)]
cosπ5=cos36=1+54=12φ
tanπ5=tan36=525

39°:18°与21°的和

sin13π60=sin39=1483+15+10+25
cos13π60=cos39=148+315+10+25
tan13π60=tan39=14[(23)(35)2][22(5+5)]

42°:21°的2倍

sin7π30=sin42=65+55+18
cos7π30=cos42=25+5+3(51)8
tan7π30=tan42=12(3+1510+25)
cot7π30=cot42=12(3315+50225)
sec7π30=sec42=5+253
sec7π30=sec42=1565+52

45°:正方形

Template:See

sinπ4=sin45=22=12
cosπ4=cos45=22=12
tanπ4=tan45=1

48°

sin48=1475+6(55)

54°:27°与27°的和

sin3π10=sin54=5+14
cos3π10=cos54=10254
tan3π10=tan54=25+1055
cot3π10=cot54=525

60°:等边三角形

sinπ3=sin60=32
cosπ3=cos60=12
tanπ3=tan60=3
cotπ3=cot60=33=13

67.5°:7.5°与60°的和

sin3π8=sin67.5=122+2
cos3π8=cos67.5=1222
tan3π8=tan67.5=2+1
cot3π8=cot67.5=21

72°:36°的二倍

sin2π5=sin72=142(5+5)
cos2π5=cos72=14(51)
tan2π5=tan72=5+25
cot2π5=cot72=155(525)

75°: 30°与45°的和

sin5π12=sin75=14(6+2)
cos5π12=cos75=14(62)
tan5π12=tan75=2+3
cot5π12=cot75=23

81°

sin81=1212(4+2(5+5))

90°:根本

sinπ2=sin90=1
cosπ2=cos90=0
cotπ2=cot90=0

列表

在下表中,i虛數單位ω=exp(πi3)=12+12i3

n sin(2πn) cos(2πn) tan(2πn)
1 0 1 0
2 0 1 0
3 123 12 3
4 1 0 ±
5 14(10+25) 14(51) 5+25
6 123 12 3
7 1213(7ω27+21323ω721323) 16(1+7+21323+721323)
8 122 122 1
9 14(4(1+3)3+4(13)3)
10 14(1025) 14(5+1) 525
11
12 12 123 133
13
14 1243(11214336+554906419331433655490641933) 1243(80+14336+55490641933+1433655490641933) 11214336+55490641933143365549064193380+14336+55490641933+1433655490641933
15 18(15+31025) 18(1+5+3065) 12(3315+50+225)
16 12(22) 12(2+2) 21
17 1482(15+17+34217217+317170+3817) 116(1+17+34217+217+31734217234+217)
18 14(4143341+433) 14(4+433+4433)
19
20 14(51) 14(10+25) 15(25105)
21
22
23
24 14(62) 14(6+2) 23

相關

Template:See Template:See

參見

參考文獻

注释

  1. Wolfram Alpha验算:[1] Template:Wayback
  2. 使用Mathematica驗算,代碼為N[ArcSin[(1 + Sqrt[3] I)/16 Power[4 Sqrt[30] - 8 Sqrt[15 + 3 Sqrt[5]] + 8 Sqrt[5 + Sqrt[5]] + 4 Sqrt[10] - 4 Sqrt[6] - 4 Sqrt[2] + (4 Sqrt[30] + 8 Sqrt[15 + 3 Sqrt[5]] + 8 Sqrt[5 + Sqrt[5]] - 4 Sqrt[10] - 4 Sqrt[6] + 4 Sqrt[2]) I, (3)^-1] + (1 - Sqrt[3] I)/16 Power[4 Sqrt[30] - 8 Sqrt[15 + 3 Sqrt[5]] + 8 Sqrt[5 + Sqrt[5]] + 4 Sqrt[10] - 4 Sqrt[6] - 4 Sqrt[2] - (4 Sqrt[30] + 8 Sqrt[15 + 3 Sqrt[5]] + 8 Sqrt[5 + Sqrt[5]] - 4 Sqrt[10] - 4 Sqrt[6] + 4 Sqrt[2]) I, (3)^-1]], 100]/Degree結果為1與原角度無誤差

Template:三角函數 Template:無理數導航