sin 也就是正弦函数,是三角函数里面最核心的基础函数,在直角三角形定义里,锐角的正弦等于这个角的对边长度除以斜边长度,推广到任意角之后,使用单位圆定义,角终边与单位圆交点的纵坐标就是 sin 的值。这个函数在物理工程数学里面应用非常广,简谐运动交流电波形波动计算都离不开 sin 函数,它属于周期函数,图像是连续起伏的波浪曲线,有固定周期,同时具备奇偶性有界性这些特征。很多初学者一开始只记住直角三角形锐角版本,不知道它可以拓展到任意实数角度,也分不清 sin 函数和 cos 函数图像平移关系,做题的时候容易把单调区间奇偶性记错。学习 sin 函数要先掌握两种定义,再记忆定义域值域周期奇偶性,之后学习诱导公式导数积分,最后理解复合形式 Asin (ωx+φ),这样就能把 sin 函数整套知识体系串联起来,应对选择填空还有综合大题。
两种定义方式
1 直角三角形锐角定义
在直角三角形中,角 A 是锐角
sinA 等于角 A 对边除以斜边
这个定义只适用于 0 度到 90 度锐角,是入门版本
2 单位圆任意角定义
在平面直角坐标系单位圆上,任意角 x 终边和单位圆交点坐标是 (cosx sinx),纵坐标就是 sinx
这个定义可以覆盖全部实数,也就是定义域是全体实数,是高中之后使用的标准定义
sin 函数核心性质表
| 性质项目 | sinx 正弦函数 |
|---|---|
| 定义域 | 全体实数 |
| 值域 | 负 1 到 1 闭区间 |
| 奇偶性 | 奇函数,sin (-x)=-sinx |
| 最小正周期 | 2π 也就是 360 度 |
| 最大值 | 1,x 等于 π/2 加 2kπ 取得 |
| 最小值 | 负 1,x 等于 3π/2 加 2kπ 取得 |
| 零点 | x 等于 kπ |
| 对称轴 | x 等于 π/2 加 kπ |
| 对称中心 | (kπ 0) |
| 单调递增区间 | 负 π/2 加 2kπ 到 π/2 加 2kπ |
| 单调递减区间 | π/2 加 2kπ 到 3π/2 加 2kπ |
图像特征说明
sin 函数图像叫做正弦曲线,从原点出发,先向上到达最高点 1,再回落穿过零点,向下到达最低点负 1,之后重复循环,曲线连续光滑,没有断点,每间隔 2π 就重复一遍相同波形。cos 函数图像和 sin 函数波形完全相同,只是整体向左平移 π/2,也就是 cosx 等于 sin (x 加 π/2),这也是 sin 和 cos 经常放在一起对比学习的原因。
常用配套公式
1 导数 sinx 的导数等于 cosx
2 不定积分 sinx dx 等于负 cosx 加 C
3 平方关系 sin 平方 x 加 cos 平方 x 等于 1
4 二倍角 sin2x 等于 2sinx cosx
5 诱导公式 sin (π 减 x)=sinx sin (π 加 x)= 负 sinx
标准复合正弦函数 Asin (ωx 加 φ)
这是考试重点变形形式
A 代表振幅,决定波形最高最低幅度
ω 决定周期,周期等于 2π 除以 ω
φ 是初相,控制图像左右平移
基础 sinx 就是 A 等于 1 ω 等于 1 φ 等于 0 的特殊情况
学习掌握步骤
1 先理解直角三角形锐角定义,建立初步概念
2 切换单位圆定义,理解任意角 sin 值正负由象限决定
3 背诵定义域值域周期奇偶性等基础性质
4 学习诱导公式,处理大于 π 的角度
5 学习导数积分和二倍角降幂等恒等变换
6 掌握 Asin (ωx 加 φ) 图像平移伸缩变换
【常见问题】
问题 1 sin 函数介绍里面,sin 函数为什么是奇函数
回答 1 sin 函数介绍里面,sin 函数满足 sin (-x) 等于负 sinx,自变量取相反数函数值也取相反数,图像关于原点中心对称,所以 sin 函数是奇函数。
问题 2 sin 函数介绍里面,sin 函数的值域为什么固定在负 1 到 1
回答 1 sin 函数介绍里面,单位圆半径固定是 1,终边交点纵坐标最大只能是 1,最小只能是负 1,所以 sin 函数的值域永远在负 1 到 1 之间,具备有界性。
问题 3 sin 函数介绍里面,sin 函数最小正周期为什么是 2π
回答 3 sin 函数介绍里面,角度转动一整圈也就是 2π 之后,终边回到原来位置,纵坐标数值重复出现,所以 sin 函数最小正周期是 2π,每间隔 2π 波形循环一次。
【免责申明】
本内容仅用于中学与大学基础数学学习参考,内容为标准正弦函数基础介绍,部分拓展内容如傅里叶级数高阶应用没有纳入,做题时注意区分角度制和弧度制,计算请自行核验。


