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Trigonometry · real student question

判斷對錯:cos 180° = −1。

Question

判斷對錯:

cos⁡(180∘)=−1\cos(180^\circ)=-1

Step-by-step solution

  1. 回想餘弦在單位圓上量的是什麼。 對於從正 xx 軸逆時針量起的角 θ\theta,單位圓上的終邊點是 (cos⁡θ,sin⁡θ)(\cos\theta,\sin\theta)。所以餘弦就是那個點的 xx 座標——不需要先有三角形才談得上。

  2. 在圓上定出 180∘180^\circ 的位置。 旋轉 180∘180^\circ 是半圈,它把 (1,0)(1,0) 帶到直徑另一端的點 (−1,0).(-1,0). 這是一個象限界角,正好坐落在負 xx 軸上,而不在任何象限內部。

  3. 把座標讀出來。 由於終邊點是 (−1,0)(-1,0),cos⁡(180∘)=−1,sin⁡(180∘)=0.\cos(180^\circ)=-1,\qquad \sin(180^\circ)=0. 兩個值都是精確的——完全不涉及小數近似。

  4. 用恆等式交叉檢查。 二倍角公式給出 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,補角恆等式則給出 cos⁡(180∘)=−cos⁡(0∘)=−1\cos(180^\circ)=-\cos(0^\circ)=-1。兩條路徑的結果一致。

  5. 下結論,並留意常見的陷阱。 這個敘述是對的。常見的失誤是把 180∘180^\circ 和被當成純數字使用的 π\pi 弧度搞混:計算機停在弧度模式時會傳回 cos⁡(180)=−0.5985\cos(180)=-0.5985,因為它算的是 180180 弧度,而不是 180180 度。以弧度為單位時,正確的輸入是 π\pi,而 cos⁡π=−1\cos\pi=-1。

Answer

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

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