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高级数学 · 主题

三角恒等式

恒等式题目看起来像有标准答案的谜题,却很容易盯着它发呆十分钟。

本页内容
  1. 开始之前需要会什么?
  2. 恒等式题长什么样?
  3. 应该按什么顺序学这几课?
  4. 有哪些常见陷阱?
  5. 练习卷该怎么用?

三角恒等式(trigonometric identity)是指:只要等式两边都有意义,对任何角度都成立的等式。在附加数学中,你用它来化简式子、证明命题,或把题目改写成可以求解的形式。你所考年份具体列出哪些恒等式,请到 Cambridge 官网查看最新的 0606 课程大纲。

开始之前需要会什么?

你需要熟悉直角三角形中的 sin、cos、tan,也要知道大于 90° 的角度的值。前一个模块是弧度、弧长与扇形;无论角度用度数还是弧度,恒等式都同样适用。

考试中这些函数以英文书写:sec(正割)、cosec(余割)、cot(余切)。分子(numerator)是分数的上半部分,分母(denominator)是下半部分。

你还需要代数基本功:通分、展开括号和因式分解。大部分恒等式证明,其实就是披着三角外衣的代数。

恒等式题长什么样?

这是一道引导例题。化简 (1 − cos²x) / (sin x cos x)。

  1. 分子对应改写后的恒等式:sin²x + cos²x = 1,所以 1 − cos²x = sin²x。
  2. 分数变成 sin²x / (sin x cos x)。
  3. 约去分子和分母共同的因式 sin x,得 sin x / cos x。
  4. 用 tan x = sin x / cos x,答案是 tan x。

第 3 步只有在 sin x ≠ 0 时才允许,而原分数还要求 cos x ≠ 0。用 x = 30° 快速检查:原式为 0.25 / (0.5 × 0.866) ≈ 0.577,而 tan 30° ≈ 0.577。

应该按什么顺序学这几课?

  1. 用基本恒等式改写式子:从这里开始,因为之后每项技能都要靠认出 sin²x + cos²x = 1 及其两个衍生式。
  2. 证明恒等式,但不能假设结论:针对”证明”题的方法,只处理一边。
  3. 代入前先化简:恒等式如何把难算的题变短。
  4. 写出三角恒等式的排除值:恒等式在哪些角度失效,以及为什么重要。
  5. 找出无效的约分:这个课题里最容易丢分的代数错误。

然后做综合练习。每次出错时,用错题记录与重测队列记下是哪一步出了问题。

有哪些常见陷阱?

  • 漏掉平方。 把 1 − sin²x 写成 cos x,而不是 cos²x。
  • 约去项而不是因式。 (sin x + cos x) / cos x 并不等于 sin x + 1。
  • 同时处理等式两边。 证明必须一行一行地显示左边变成右边。
  • 忘记排除值。 除以 cos x 就悄悄假设了 cos x ≠ 0。
  • 把 tan x = 3 当成 sin x = 3。 3 是比值,不是正弦值。

练习卷该怎么用?

请在纸上按顺序做题,不看笔记,并在任何没把握的化简旁边写一个检验值(例如 x = 30°)。有了自己的答案之后再打开解答。练习卷末尾的对照表会告诉你,每种错误应该回到哪一课。

如果这个模块属于更大的复习计划,附加数学学习指南会显示它的位置;下一个模块三角方程与图像会用这些恒等式来解方程。看得懂例题却在空白题前卡住的学生,可以看看我们如何处理这个差距:一对一线上附加数学补习。

资料来源

  1. Cambridge IGCSE Additional Mathematics 0606 syllabus page

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下一步

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