01-11-三角函数


三角函数基础

弧度制

在微积分中,我们必须使用弧度制,而不是度数制,因为三角函数的导数和极限公式(比如 的极限)都是基于弧度制推导出来的。

  • 定义: 弧长等于半径的中心角大小定义为 1 弧度。
  • 换算: 弧度
  • 圆上的弧长: 对于半径为 、中心角为 (弧度)的扇形,其弧长
    • 在单位圆 () 中,弧长 就等于角 。(这是理解极限几何证明的关键!)

单位圆与基本三角函数

  • 单位圆: 半径为 1、圆心在原点 的圆。
  • 对于一个角 :
    • : 在单位圆上终点点的 坐标。
    • : 在单位圆上终点点的 坐标。
    • 勾股定理关系: (即 )。

三角函数

给定一个三角形:,,锐角为

基于上述关系,我们可以推出三角恒等式:

任意三角函数均已为周期

诱导公式

和角公式

倍角公式

三角有理积分常用的公式

余弦定理

正弦定理

同角关系

万能公式

辅助角公式

,其中满足

例题

用万能公式化简

解:设将万能公式带入原式可得:通分分子:分母整个式子就变成了:

反三角函数

当时,将的反函数定义为反三角函数,将的反函数定义为反三角函数

当时,将的反函数定义为反三角函数,将的反函数定义为反三角函数

例题2:,

证明:,设那么,由于,因此:既:

证明:设我们知道:所以两个恒等式都成立

数列

  • 等差数列:
    • 递推公式:
    • 通项公式:
    • 前n项和:
  • 等比数列
    • 递推公式:
    • 通项公式:
    • 前n项和:,,

数学归纳法

数学归纳法是一种数学证明的方法,通常被用于证明某个命题在自然数范围内成立,其一般步骤如下:

第一步:验证n取第一个自然数时成立

第二步:假设n=k时成立,然后以验证的条件和假设的条件作为论证的依据进行推导,在接下来的推导过程中推导处理在n=k+1时假设的原式成立

最后一步总结表述

例题

证明:

证明:第一步,取验证是否成立左边:,右边:,成立第二步,归纳假设,当时,等式成立第三步:归纳到要证明:首先提取公因式和通分合并将右边写成以为分母的情况:最终可得:所以最终表达式为:,成立

例题2:$设0

证明:对于所有的,都存在解题思路:只要能证明对于成立,那么整个数列就一直在变小,自然就是单调递减由于,这也就说明了是严格单调递减的

另一种解题思路

考虑函数,对它求导:,在,,也就是单调递增。又,当时,,即


文章作者: Gustavo
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