三角函数 · 诱导公式与图像性质

高一数学核心知识点归纳 | 自学 · 分班考试冲刺版

口诀:奇变偶不变,符号看象限 必考 · 高频

一、基础概念速查

1. 任意角与弧度制

概念内容
弧度与角度180° = π rad   |  1° = π/180 rad   |  1 rad ≈ 57.3°
弧长公式l = |α|·r
扇形面积S = ½·l·r = ½·|α|·r²
终边相同的角β = α + 2kπ(k∈Z),可统一为 {β | β = α + 2kπ, k∈Z}
象限角判断α∈第一象限 ⟺ 2kπ < α < π/2 + 2kπ(其余象限同理,按 90° 分块)

2. 任意角的三角函数定义(单位圆)

设角 α 终边与单位圆交于点 P(x, y),则
sinα = y,cosα = x,tanα = y/x(x ≠ 0)

推广到一般点 P(x, y),r = √(x²+y²):sinα = y/r,cosα = x/r,tanα = y/x

3. 三角函数值在各象限的符号

记忆口诀:「一全正,二正弦,三正切,四余弦」
象限sincostan
第一象限+++
第二象限+−−
第三象限−−+
第四象限−+−

判断正负是诱导公式「符号看象限」的依据,务必熟练。

二、特殊角三角函数值表(必背)

α0°30°45°60°90°120°135°150°180°
弧度0π/6π/4π/3π/22π/33π/45π/6π
sinα01/2√2/2√3/21√3/2√2/21/20
cosα1√3/2√2/21/20−1/2−√2/2−√3/2−1
tanα0√3/31√3不存在−√3−1−√3/30
记忆技巧
sin 值按序:0、½、√2/2、√3/2、1(0°→90° 递增);cos 正好倒过来。
tan = sin / cos,可自行推算。45° 为中心对称轴:sin(π−α)=sinα,cos(π−α)=−cosα。

三、同角三角函数基本关系

① sin²α + cos²α = 1     ② tanα = sinα / cosα
两个重要变形(解题常客)
  • (sinα ± cosα)² = 1 ± 2sinαcosα → 已知 sinα+cosα 可求 sinα·cosα 及 sinα−cosα
  • 齐次式化切:分子分母同除以 cosⁿα,化成 tanα 的式子

典型应用

知一求二:已知 sinα = 3/5 且 α 在第二象限,求 cosα、tanα。
cosα = −√(1−sin²α) = −4/5(先定符号再开方),tanα = (3/5)/(−4/5) = −3/4。

四、诱导公式全表(核心必考)

奇 变 偶 不 变 , 符 号 看 象 限

公式组(k·π/2 ± α 形式,k∈Z)

公式sincostan函数名变化
α + 2kπsinαcosαtanα不变(周期)
−α(负角)−sinαcosα−tanα不变,余弦偶函数
π − αsinα−cosα−tanα不变
π + α−sinα−cosαtanα不变
2π − α−sinαcosα−tanα不变(= −α)
π/2 − α(互余)cosαsinαcotα变(奇)
π/2 + αcosα−sinα−cotα变(奇)
3π/2 − α−cosα−sinαcotα变(奇)
3π/2 + α−cosαsinα−cotα变(奇)
口诀解读(怎么用)
把 α 一律看成锐角,再判断「α 所在象限」对应原函数符号:
奇变偶不变:k·π/2±α 中,k 为奇数 → 函数名变(sin↔cos,tan↔cot);k 为偶数 → 函数名不变。
符号看象限:先把 α 当锐角,看 k·π/2±α 落在第几象限,取原函数在该象限的符号。
例:sin(π+α),k=2 偶数名不变;π+α 在第三象限,sin 为负 → sin(π+α) = −sinα ✓

化简流程(大角化小角)

任意角 →(加/减 2π 的倍数)→ (0, 2π) 内角 →(π−α 或 π+α 或 2π−α)→ 锐角三角函数值
例:sin(−330°) = sin(30° − 360°) = sin30° = 1/2
例:cos(19π/6) = cos(7π/6 + 2π) = cos(π + π/6) = −cos(π/6) = −√3/2

五、三角函数的图像与性质(三兄弟对比)

1. 正弦函数 y = sinx

0π/2π 3π/22π −11 y=sinx

2. 余弦函数 y = cosx

0π/2π 3π/22π −11 y=cosx

3. 性质对比表(重点背诵)

性质y = sinxy = cosxy = tanx
定义域RRx ≠ π/2 + kπ
值域[−1, 1][−1, 1]R
最小正周期2π2ππ
奇偶性奇函数偶函数奇函数
单调递增[−π/2+2kπ, π/2+2kπ][−π+2kπ, 2kπ](−π/2+kπ, π/2+kπ)
单调递减[π/2+2kπ, 3π/2+2kπ][2kπ, π+2kπ]无
对称轴x = π/2 + kπx = kπ无
对称中心(kπ, 0)(π/2 + kπ, 0)(kπ/2, 0)
零点x = kπx = π/2 + kπx = kπ
最大值点x = π/2+2kπ 时 y=1x = 2kπ 时 y=1—
最小值点x = −π/2+2kπ 时 y=−1x = π+2kπ 时 y=−1—
⚠️ 正切函数三大「与众不同」
  • 定义域挖掉 π/2+kπ,图像有竖直渐近线,不连续
  • 无对称轴、无最值
  • 周期是 π 而不是 2π(在每段 (−π/2+kπ, π/2+kπ) 内单调递增)

六、y = Asin(ωx + φ) + B 的图像变换

参数含义求法
A振幅(竖直伸缩)A = (最大值 − 最小值) / 2
B上下平移量B = (最大值 + 最小值) / 2
ω角速度(水平伸缩)ω = 2π / T(T 为周期)
φ初相(水平平移)代特殊点 / 五点法第一点

1. 五点作图法

令 ωx + φ = 0, π/2, π, 3π/2, 2π,解出 5 个 x,描点连线。这 5 个点分别对应:起点、峰、平衡、谷、终点。

2. 平移伸缩规则(易错重点)

口诀:「左加右减,上加下减」——但只针对 x 本身
  • 水平平移:y = sin(ωx+φ) 向左平移 m 个单位 → y = sin[ω(x+m)+φ] = sin(ωx + φ + ωm)
    ⚠️ 平移量是「给 x 加的数」,即 (φ 变化量)/ω,不是直接看 φ 变化
  • 例:y = sin(2x + π/3) 向左平移 π/6 → y = sin[2(x+π/6) + π/3] = sin(2x + 2π/3),不是 sin(2x + π/2)
  • 竖直平移:y = sinx + 1(上加 1),y = sinx − 2(下减 2)
  • 顺序陷阱:先平移后伸缩 vs 先伸缩后平移,结果相同但平移量不同,考试常设坑

3. 由图像求解析式(三步法)

  1. 看最值 → 求 A、B:A = (M−m)/2,B = (M+m)/2
  2. 看周期 → 求 ω:相邻两个峰(或谷)间距 = T,ω = 2π/T
  3. 代点 → 求 φ:代入一个已知点(最好选峰/谷或零点),解出 φ

4. 求单调区间 / 对称性(通用套路)

以求 y = sin(2x + π/3) 的单调递增区间为例:
令 −π/2 + 2kπ ≤ 2x + π/3 ≤ π/2 + 2kπ,解不等式:
−5π/6 + 2kπ ≤ 2x ≤ π/6 + 2kπ → [−5π/12 + kπ, π/12 + kπ]
⚠️ 若 ω < 0(如 sin(−2x+π/3)),先用诱导公式把负号提出来变成 sin(2x−π/3) 再求,否则单调性会反。

七、典型题型与易错点

题型 1:诱导公式化简求值

化简 f(x) = sin(π+x)·cos(3π/2+x) ÷ tan(π−x)
= (−sinx)·(sinx) ÷ (−tanx) = sin²x ÷ (sinx/cosx)·(−1)·(−1)… → 逐步代入符号即可,最终 = sinx·cosx

题型 2:sinα ± cosα 与 sinα·cosα 互求

(sinα + cosα)² = 1 + 2sinαcosα,展开即可互推。
注意定号:由 α 所在象限判断 sinα+cosα、sinα−cosα 的正负,开方时取正负。

题型 3:比较大小

同函数:用单调性;不同函数:统一成同名函数(如 sin 与 cos 互化)再比。
例:sin1 与 cos1 → cos1 = sin(π/2 − 1),比较 sin1 与 sin(π/2−1),π/2−1 ≈ 0.57 < 1,在 (0, π/2) 内递增 → sin1 > cos1。

易错点清单

考试丢分重灾区
  1. 符号错:诱导公式「符号看象限」时把 α 当锐角,但符号取的是原函数符号,正负写反扣全分
  2. 平移量算错:sin(2x+π/3) 平移 π/6 是给 x 加 π/6,不是给 φ 直接加
  3. ω<0 直接求单调区间:会得到反向区间,先提负号
  4. 正切定义域:tan 式子分母 cosx ≠ 0,求定义域丢 π/2+kπ 一组点
  5. 周期算错:y = |sinx| 的周期是 π;y = sin(ωx) 周期 = 2π/|ω|
  6. 对称中心是点、对称轴是直线:写出形式别混淆(对称中心形如 (kπ,0) 带坐标)
  7. 知一求二忘定象限符号:开方前先由象限决定 ±

八、考前速记卡

一句话对应考点
奇变偶不变,符号看象限诱导公式化简,逢题必用
一全正,二正弦,三正切,四余弦定符号、定象限
sin²α + cos²α = 1同角互求、化简
周期:sin/cos 是 2π,tan 是 π周期性判断
sin 对称轴 π/2+kπ,cos 对称轴 kπ,tan 无对称性
左加右减,只动 x,量是 φ/ω图像平移
A=(M−m)/2,ω=2π/T由图像求解析式
ω<0 先提负号单调区间不反
公式推导源(理解派可看)
诱导公式本质是「三角函数的对称性」:π+α 关于原点对称(奇)、−α 关于 x 轴对称(偶)、π−α 关于 y 轴对称、π/2±α 是互余互变。记住对称性,公式不用死背。
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