函數

三角函數值表

三角函數值表
國立蘭陽女中數學科陳敏晧老師

三角函數值表:現行的三角函數值表,是將三角函數的近似值算出並製成表格,表從 $$0^\circ$$ 到 $$90^\circ$$ 間(以 $$10’$$ 為單位,$$1^\circ=60’$$)的各種三角函數值,超過 $$90^\circ$$ 或小於 $$0^\circ$$ 的角,再利用廣義角的性質轉換。表中最左一行由上而下呈現的角度是遞增情形,對應最上一列由左而右有 $$\sin$$$$\cos$$、$$\tan$$、$$\cot$$、$$\sec$$、$$\csc$$ 各個函數符號;表中最右一行由下而上呈現的角度是遞增情形,對應最下一列由左而右印有 $$\cos$$、$$\sin$$、$$\cot$$、$$\tan$$、$$\csc$$ 和 $$\sec$$ 各個函數符號,因此,查表的簡易口訣為「左上右下」,下圖一為三角函數值表的部分表格。

從托勒密定理到和角公式 (From Ptolemy Theorem to Angle sum and difference identities)

從托勒密定理到和角公式 (From Ptolemy Theorem to Angle sum and difference identities)
臺北市立第一女子中學數學科蘇俊鴻老師

在高中課程的三角函數單元提及了許多三角公式,像和(差)角公式、倍角公式及半角公式。事實上,這些三角公式(主要是正弦和餘弦函數)都是托勒密(C. Ptolemy, c. 100-178 C.E.)在發展弦表的過程中,提出的一系列命題(有興趣的讀者可參見《The Almagest》一書)。

從課程的安排上,不難發現和角與差角公式處於非常基礎的地位,這個現象在托勒密提出的脈絡中也是相符。然而,托勒密如何發現和角公式?若要讀者好奇地往前追溯,將會驚奇地發現和角公式和托勒密定理有著密切的關係。因此,從托勒密定理出發,也是介紹和角公式一個很好的切入點。

正弦定律 (The Sine Law)

正弦定律 (The Sine Law)
臺北市立第一女子中學數學科蘇俊鴻老師

在現行高中課程中,對於正弦定律的推導常是透過三角形面積公式為媒介:

如圖一,給定三角形 \(\Delta ABC\) ,則三角形 \(\Delta ABC\) 的面積為

\(\displaystyle\frac{1}{2}ab\sin C = \frac{1}{2}ac\sin B = \frac{1}{2}bc\sin A\)

因此,\(\displaystyle\frac{{\sin C}}{c} = \frac{{\sin B}}{b} = \frac{{\sin A}}{a} \Rightarrow \frac{a}{{\sin A}} = \frac{b}{{\sin B}} = \frac{c}{{\sin C}}\)

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微分應用在函數圖形的特徵上

微分應用在函數圖形的特徵上
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

一、前言

99課綱的的數學I教材中,在多項式函數的章節裡,有一單元為單項函數,要求學生認識與繪製 $$f(x)=x^3$$ 或 $$x^4$$ 的函數圖形,然後再利用平移認識 $$f(x) = {(x – h)^3} + k$$(或 $$f(x) = {(x – h)^4} + k$$)的圖形即可。

以現階段學生學得的數學知識而言,確實他們也只能學習到此,但是在某些有關三次方程式的實根問題中,如果學生可以知道一般三次函數的圖形時,配合圖形來討論實根,將可降低題目的難度,以及提升學生對解題過程的理解。以下筆者配合微分的學習,來說明三次函數的圖形。

三次函數圖形的繪製

三次函數圖形的繪製
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

當我們要描繪一個多項式函數圖形時,有幾個需要事先注意與處理的步驟:

  1. 確定自變數 \(x\) 的範圍;
  2. 求 \(y=f(x)\) 與座標軸的交點:
  3. 確定函數圖形是否有水平漸近線、鉛直漸近線或斜漸近線;
  4. 計算 \(f'(x)\),求出曲線上發生極值的點,同時也確定曲線的升降情況;
  5. 計算 \(f”(x)\),求出曲線上的反曲點,同時也確定曲線凹口向上或向下的情況。

接下來我們將就三次多項式函數的一階與二階導函數,一步步地討論與完成繪製三次函數的圖形。

正弦函數與週期性(Sine Function and Periodicity)

正弦函數與週期性(Sine Function and Periodicity)
台北市立大直高級中學數學科高子婷老師/國立台灣大學數學系翁秉仁教授責任編輯

摘要:本文舉例說明日常生活中隱藏的正弦函數。

高中數學很大部分的課程是在學習基本函數圖形:高一的多項式函數、指數函數、對數函數,高二以後的三角函數… 。

不同的基本函數有不同的特性,多項式是最簡單的函數,曾有一首打油詩描述多項式的特色:「加減乘除都好算,曲線優美不間斷,多項式,讚!」用數學語言更精確的說明,「曲線優美」就是微分連續,「不間斷」是指其為連續函數,不過此特性並非那麼獨特,指對數或三角函數也都是「曲線優美不間斷」,多項式更重要的特色是運算簡單,所以我們很喜歡用多項式逼近其他函數;指數函數的特色是同樣時間間隔內成長倍數相同」;那麼,三角函數的特性是什麼呢?

三角函數的疊合

三角函數的疊合 (Simplifying  \(\sin x+\cos x\))
臺北市立大直高級中學數學科高子婷老師/國立臺灣大學數學系翁秉仁教授責任編

摘要:在學會正弦、餘弦的基本函數圖形及其平移伸縮後,很自然會想知道正弦與餘弦組合(\(y = A\sin x + B \cos x\) )圖形的樣貌,即「三角函數的疊合」。疊合有非常多有趣的切入點,本文簡單點出幾個不同的想法。

正規課本內容

不論任何版本的課本,第一個例子幾乎都是 \(y=\sin x +\cos x\) ,想辦法將 \(y=\sin x +\cos x\) 湊成和角公式,技巧是提出以 \(A\)、\(B\) 為兩股的斜邊,即 \(\sqrt{A^{2}+B^{2}}\) ,就能夠將 \(y=\sin x+\cos x\) 化簡成單一三角函數:

\(\begin{array}{ll} y &=\displaystyle \sin x+\cos x \\&=\displaystyle\sqrt{2}(\frac{1}{\sqrt{2}}\sin x+\frac{1}{\sqrt{2}}\cos x)\\&=\displaystyle\sqrt{2}(\sin x\cos\frac{\pi}{4}+\cos x\sin\frac{\pi}{4})\\&=\displaystyle\sqrt{2}\sin(x+\frac{\pi}{4})~~~~~~~~~(1)\end{array}\)

三角函數積與複數

三角函數積與複數 (Complex Number and Product of Trigonometric Functions)
臺北市立大直高級中學數學科高子婷老師/國立臺灣大學數學系翁秉仁教授責任編輯

連結:三角函數和與複數

摘要:不同於上篇利用圖形對稱性的作法,這裡將棣美弗定理(de Moivre’s formula)、二項式定理(Binomial theorem)作連結,發現其中的恆等式,進而幫助化簡正弦連乘。

題目:試求 ​\( \displaystyle\sin\frac{2\pi}{7}\sin\frac{4\pi}{7}\sin\frac{6\pi}{7} \)​ 之值。

三角函數和與複數

三角函數和與複數(Complex Number and Sum of Trigonometric Functions)
台北市立大直高級中學數學科高子婷老師/國立台灣大學數學系翁秉仁教授責任編輯

摘要:本文介紹一題舊教材常見的和差化積問題,將其與 $$1$$ 的 $$n$$ 次方根連結,直接利用圖形的對稱性即可看出解答。

以下問題為99課綱前高一和差化積常見的練習題,筆者曾經非常不喜歡此題,直至學到了棣美弗定理及 $$1$$ 的 $$n$$ 次方根後,有了新的看法,故本文上篇的重點不在於發展技巧。和差化積容易衍伸出需要技巧的難題,在99課綱已被刪掉,不過此題搭配 $$1$$ 的 $$n$$ 次方根一起看還是很有趣,藉由本文提出與各位分享。

Sine字源(The Etymology of Sine)

Sine字源(The Etymology of Sine)
國立中央大學數學系單維彰副教授/國立中央大學數學系單維彰副教授責任編輯

摘要:簡述「正弦」的觀念及符號,從希臘,經阿拉伯、拉丁文到英文的文字演變。

英文本來有 $$\text{sin}$$ 這個字,讀  $$/s\iota n/$$,是(宗教、道德方面的)罪惡的意思。可是,正弦的 $$\text{sin}$$ 其實是 $$\text{sine}$$ 的縮寫(雖然並沒有縮掉很多),讀  $$/ sa\iota n /$$。而這個英文字,是從拉丁文 $$\text{sinus}$$ 簡化而來。而 $$\text{sinus}$$ 又是什麼意思呢?以下就講這一段故事。

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