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Trigonometry · real student question

判断对错:cos(180 度) = −1。

Question

判断对错?

cos⁡(180∘)=−1\cos(180^\circ)=-1

Step-by-step solution

  1. 先回忆余弦在单位圆上量的到底是什么。 对于从 xx 轴正半轴逆时针量起的角 θ\theta,它在单位圆上的终边点是 (cos⁡θ,sin⁡θ)(\cos\theta,\sin\theta)。所以余弦不过就是这个点的 xx 坐标——并不需要靠一个三角形去算比值。

  2. 在圆上定位 180∘180^\circ。 旋转 180∘180^\circ 就是转半圈,它把 (1,0)(1,0) 带到直径另一端的点 (−1,0).(-1,0). 这是一个象限界角,恰好落在 xx 轴负半轴上,而不在任何一个象限内部。

  3. 把坐标读出来。 既然终边点是 (−1,0)(-1,0),那么 cos⁡(180∘)=−1,sin⁡(180∘)=0.\cos(180^\circ)=-1,\qquad \sin(180^\circ)=0. 这两个都是精确值——完全不涉及小数近似。

  4. 用恒等式交叉验证。 二倍角公式给出 cos⁡(180∘)=cos⁡(2⋅90∘)=1−2sin⁡2(90∘)=1−2(1)2=−1\cos(180^\circ)=\cos(2\cdot 90^\circ)=1-2\sin^{2}(90^\circ)=1-2(1)^{2}=-1,补角公式给出 cos⁡(180∘)=−cos⁡(0∘)=−1\cos(180^\circ)=-\cos(0^\circ)=-1。两条路的结论一致。

  5. 下结论,并留意那个常见陷阱。 这个说法是真的。最常见的失手,是把 180∘180^\circ 与当作纯数字使用的 π\pi 弧度混为一谈:计算器若停在弧度模式,会返回 cos⁡(180)=−0.5985\cos(180)=-0.5985,因为它算的是 180180 弧度,而不是 180180 度。在弧度制下正确的输入是 π\pi,而 cos⁡π=−1\cos\pi=-1。

Answer

真:cos⁡(180∘)=cos⁡π=−1\text{真:} \cos(180^\circ)=\cos\pi=-1

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