1︱ 1 2︱ 13︱ 1
2-1 銳角的三角函數
例題 1
如右圖,△ABC 為直角三角形,∠C=90°,∠A=θ,又 ¯¯
AB=17,BC=8,求 θ 的六個三角函數值‧
¯¯
■解:由畢氏定理知
¯¯
AC= 172-82 =15∴sinθ=
¯¯
BC¯¯
AB = 817 ,cosθ=AC
¯¯
¯¯
AB = 15 17 tanθ=¯¯
BC¯¯
AC = 815 ,cotθ=
¯¯
AC BC¯¯
= 158 secθ=
¯¯
AB¯¯
AC = 1715 ,cscθ=
¯¯
AB¯¯
BC = 17 8 例題 2試求下列各式之值:
( )1 sin45°cos60°+cos45°sin30°‧
( )2 tan60°+cot45°
tan45°-cot30° ‧
( )3 sin30°cot45°sec60°+cos30°tan45°csc60°‧
■解:
( )1 原式= 2 2 × 1
2+ 2 2 × 1
2= 2 2 ( )2 原式= 3 +1
1- 3 =( 3 +1)(1+ 3 )
(1- 3 )(1+ 3 )= 4+2 3
-2 =-2- 3 ( )3 原式= 1
2×1×2+ 3 2 ×1× 2
3 =1+1=2
例題 3
在直角三角形 ABC 中,∠C=90°,∠A=θ,又 ¯¯
AB=15,若 sinθ=4 5 , 則
BC= ,¯¯¯¯
AC= ‧■解:
∵sinθ=
¯¯
BC¯¯
AB =¯¯
BC15 ,∴ BC=15 sinθ=15×
¯¯
4 5=12¯¯
AC= 152-122 =911 2︱ 13︱ 1
例題 4
如右圖,在長方形 ABCD 中,¯¯
AB=6,¯¯AD=10,若點 P 在 ¯¯AD 上移動,但 P 點異於 A,D 兩點,則 tanα+tanβ= ‧
■解:設
¯¯
AP=x PD=10-x¯¯
故 tanα+tanβ=
¯¯
AP¯¯
AB+ PD¯¯
CD
¯¯
= x6+ 10-x 6 = 10
6 = 5 3
例題 5
如右圖,在△ABC 中,¯¯
AD⊥¯¯BC,若 ¯¯AB=25,sinB=3
5 , tanC= 15
8 , 則:
( )1
¯¯
AD= ‧( )2
¯¯
BD= ‧ ( )3¯¯
AC= ‧( )4 CD= ‧
¯¯
■解:
( )1 ( )2 在直角△ABD 中 ∵
¯¯
AB=25,sinB= 3 5 又 sin ADB= AB ⇒ AD=
¯¯ ¯¯
AB.sinB=25× 35=15 BD= 25
¯¯
2-152 =20 ( )3 ( )4 在直角△ ACD 中 ∵ AD=15,tanC=¯¯
158 又 tanC=AD
¯¯
CD
¯¯
= 15CD
¯¯
CD=8¯¯ ¯¯
AC= 82+152 =17例題 6
設∠A 為銳角,且 4 cos
2A-12 cosA+5=0,則:( )1 ∠A= ‧ ( )2 cot A+cscA= ‧
■解: ( )1 4 cos2A-12 cosA+5=0 (2 cosA-5)(2 cosA-1)=0 cosA= 5
2 (不合)或 cosA= 1
2 ∴∠A=60°
( )2 cot A+cscA=cot60°+csc60°= 1 3 + 2
3 = 3
3 = 3
例題 7
如右圖,設△ABC 的三頂點 A,B,C 所對的邊長分別為 a,
b,c,¯¯BC 邊上的高為 ¯¯AH 且∠B 與∠C 皆為銳角,則 ¯¯AH 之
長為(複選)
1︱ 1 2︱ 13︱ 1 ( )A a sinA ( ) B b sinB ( )C c sinC ( )D b sinC ( )E c sinB
‧
■解:
在直角三角形 ABH 中,sinB=
¯¯
AHc
¯¯
AH=c sinB 在直角三角形 ACH 中,sinC=¯¯
AHb
¯¯
AH=b sinC 故選 ( )D ( )E 例題 8我們可以依如下的方法作出 15°角的三角函數值,先作 一個 30°-60°-90°的直角△ABC,如右圖所示,延長
¯¯
CA並在 →
CA
上取
AD=¯¯ ¯¯
AB,連接
BD,¯¯ 則
∠D=15°,求:
( )1 sin15°= ‧ ( )2 cos15°= ‧ ( )3 tan15°= ‧
■解:在△ ABC 中,設
¯¯
BC=1,則¯¯
AC= 3 ,¯¯
AB=2=¯¯
AD⇒ ∠ = ∠D ADB= ° 15 BD= 1¯¯
2+(2+ 3 )2 = 8+4 3 = 8+2 12 = 6 + 2( )1 sin15°=
¯¯
BCBD
¯¯
= 16 + 2 = 6 - 2 4 ( )2 cos15°=CD
¯¯
BD
¯¯
= 2+ 36 + 2 = 6 + 2 4 ( )3 tan15°=BC
¯¯
¯¯
CD= 12+ 3 =2- 3
12 2︱ 23︱ 1
2-2 三角函數的基本關係
例題 1
設
θ 為銳角,試化簡下列各式:( )1 1
1+sinθ + 1
1+cosθ + 1
1+secθ + 1 1+cscθ ‧ ( )2 sinθ.cosθ.tanθ.cotθ.secθ.cscθ‧
■解:
( )1 原式= 1
1+sinθ + 1
1+cosθ + 1 1+ 1
cosθ
+ 1
1+ 1 sinθ
= 1
1+sinθ + 1
1+cosθ + cosθ
1+cosθ + sinθ
1+sinθ = 1+sinθ
1+sinθ + 1+cosθ 1+cosθ =2 ( )2 原式=(sinθ.cscθ)(cosθ.secθ)(tanθ.cotθ)=1×1×1=1
例題 2
設
θ 為銳角且 12 sinθ-5 cosθ=0,則 sinθ-cosθ= ‧■解:12 sinθ-5 cosθ=0 12 sinθ=5 cosθ sinθ
cosθ = 5
12 tanθ= 5 12 ∴sinθ= 5
13 ,cosθ=12
13 ,故sinθ-cosθ= 5 13 -12
13 =- 7 13
例題 3
設
θ 為銳角,試化簡下列各式:( )1 (sinθ+cosθ)2+(sinθ-cosθ)2‧
( )2 (sinθ-cscθ)2-(tanθ-cotθ)2+(cosθ-secθ)2‧
■解: ( )1 原式=sin2θ+2 sinθ.cosθ+cos2θ+sin2θ-2 sinθ.cosθ+cos2θ
=2(sin2θ+cos2θ)
=2×1=2
( )2 原式=sin2θ-2 sinθ.cscθ+csc2θ-tan2θ+2 tanθ.cotθ-cot2θ+cos2θ
-2 cosθ.secθ+sec2θ
=(sin2θ+cos2θ)+(csc2θ-cot2θ)+(sec2θ-tan2θ)-2+2-2
=1+1+1-2=1
1︱ 2 2︱ 23︱ 1 例題 4
試求下列各式之值:
( )1 sin220°+sin240°+sin250°+sin270°‧
( )2 tan228°-csc262°‧
( )3 (tan10°+tan80°)2-(cot10°-cot80°)2‧
■解: ( )1 原式=sin220°+sin240°+cos240°+cos220°
=(sin220°+cos220°)+(sin240°+cos240°)=1+1=2 ( )2 原式=tan228°-sec228°=-1
( )3 原式=(tan10°+cot10°)2-(cot10°-tan10°)2
=(tan210°+2 tan10°cot10°+cot210°)-(cot210°-2 tan10°cot10°+tan210°)
=4 tan10°cot10°=4×1=4
例題 5
若
θ為銳角且
tanθ=2,則
3 sin2θ-4 sinθ.cosθ+5 cos2θ= ‧■解:
原式=cos2θ(3.sin2θ
cos2θ -4.sinθ
cosθ +5)
= 1
sec2θ (3 tan2θ-4 tanθ+5)= 1
1+tan2θ (3×4-4×2+5)= 1
5×9= 9 5
例題 6
設
θ 為一銳角,若 sinθ-cosθ=1 5
( )1 sinθ cosθ= ‧ ( )2 tanθ+cotθ= ‧ ( )3 sinθ+cosθ= ‧
,則:
■解:
( )1 sinθ-cosθ= 1
5 ,平方得(sinθ-cosθ)2= 1 5 1-2 sinθ cosθ= 1
5 sinθ cosθ= 2 5 ( )2 tanθ+cotθ= sinθ
cosθ + cosθ sinθ =
sin2θ+cos2θ
sinθ cosθ = 1
sinθ cosθ = 5 2 ( )3 (sinθ+cosθ)2=(sinθ-cosθ)2+4 sinθ cosθ= 1
5 +4× 2 5 = 9
5 sinθ+cosθ= 3
5 = 3 5
5 (∵θ 為銳角 ∴sinθ>0,cosθ>0)
12 2︱ 23︱ 1
例題 7
設
θ 為銳角,若方程式 x2+(tanθ+cotθ)x-1=0有一根為
5 -2,試求下列各式之值
: ( )1 tanθ+cotθ= ‧ ( )2 sinθ.cosθ= ‧ ( )3 sinθ-cosθ= ‧■解: ( )1 設另一根為α,由根與係數的關係知( 5 -2)×α=-1
α= -1
5 -2 = -( 5 +2)
( 5 -2)( 5 +2)=- 5 -2
又兩根和=( 5 -2)+(- 5 -2)=-(tanθ+cotθ) tanθ+cotθ=4 ( )2 ∵tanθ+cotθ=sinθ
cosθ + cosθ sinθ =
sin2θ+cos2θ
sinθ.cosθ = 1
sinθ.cosθ sinθ.cosθ= 1 4 ( )3 (sinθ-cosθ)2=sin2θ-2 sinθ.cosθ+cos2θ=1-2× 1
4= 1
2 sinθ-cosθ=± 1 2
例題 8
試證:
( )1 tan2θ-sin2θ=tan2θ sin2θ‧
( )2 sinθ
1+cosθ + 1+cosθ
sinθ =2 cscθ‧
( )3 tanθ+secθ-1
tanθ-secθ+1 = 1+sinθ
cosθ = cosθ 1-sinθ ‧
■證:
( )1 左式=sin2θ
cos2θ -sin2θ=sin2θ( 1
cos2θ -1)=sin2θ(sec2θ-1)=sin2θ tan2θ=右式 ( )2 左式= sin2θ+(1+cosθ)2
(1+cosθ)sinθ = sin2θ+1+2 cosθ+cos2θ sinθ(1+cosθ)
= 2+2 cosθ
sinθ(1+cosθ)= 2
sinθ =2 cscθ=右式 ( )3 左式= tanθ+secθ-(sec2θ-tan2θ)
tanθ-secθ+1 =(tanθ+secθ)(1-secθ+tanθ)
tanθ-secθ+1
=tanθ+secθ=sinθ cosθ + 1
cosθ = 1+sinθ cosθ 又 1+sinθ
cosθ =(1+sinθ)(1-sinθ)
cosθ(1-sinθ) = cos2θ
cosθ(1-sinθ)= cosθ
1-sinθ =右式
1︱ 3 2︱ 33︱ 1
2-3 簡易測量與三角函數值表
例題 1
某人測得一山峰的仰角為 30°,當他向山腳前進 160 公尺後,再測得山峰的仰角為 45°,則山高為 公尺‧
■解:在等腰直角△BCD中,設山高
¯¯
CD=h公尺¯¯
BC=CD=h¯¯
13 = h h+160
3 h=h+160 ( 3 -1)h=160 h= 160
3 -1 = 160( 3 +1)
( 3 -1)( 3 +1)= 160( 3 +1)
2 =80( 3 +1)
故山高為80( 3 +1)公尺
例題 2
某機場基於飛航安全考量,限制機場附近建築物從機場中心地面到建築物頂樓的仰角 不得超過 8°‧某建築公司打算在離機場中心 3 公里且地表高度和機場中心一樣高的地 方蓋一棟平均每樓層高 5 公尺的大樓‧在符合機場的限制規定下,該大樓在地面以上 最多可以蓋 層樓‧(參考數據:
sin8°≈
0.1392,cos8°≈
0.9903,tan8°≈
0.1405)
〔95.指考乙〕
■解:如右圖,設大樓的高為x公尺,則tan8°= x 3000 x=3000 tan8°=3000×0.1405
≈
421.5而大樓每層5公尺,又 421.5
5 =84.3,故大樓最多可蓋84層樓 例題 3
設 A 船在燈塔之西南,B 船在燈塔之南 15°西且在 A 船之東南,已知 A 船距燈塔 60 公里,則 A,B 兩船相距 公里‧
■解:作圖如右
∠ACB=45°-15°=30°,而∠BAC=90°
1
3
AB⇒
AC=
∴
¯¯
AB=¯¯
AC.1
3
=60×1
3 =20 3 故A,B兩船相距20 3 公里
13 2︱ 33︱ 1
例題 4
一旗桿立於塔頂上,某人於塔底東方 100 公尺處測得旗桿上下兩端的仰角分別為 45°,
30°,則旗桿之長為 公尺,塔高為 公尺‧
■解:設旗桿 PQ
¯¯
,塔為 QR¯¯
,觀測點為 A∵∠PAR=45° ∴
¯¯
PR=¯¯
AR=100,又1 3
QR⇒
AR=
且 QR¯¯
=¯¯
AR.1
3
= 1003
∴ PQ
¯¯
=100- 1003 = 100(3- 3 ) 3 故旗桿長 100(3- 3 )
3 公尺,塔高 100 3 公尺
例題 5
老張從旗桿底 O 點的正西方 A 點,測得桿頂 T 點的仰角為 30°,他向旗桿前進 30 公 尺至 B 點,再測得桿頂的仰角為 60°,則:
( )1
旗桿高為 公尺‧
( )2
B 點與桿頂 T 點的距離為 公尺‧
( )3
他由 B 點回頭向 A 點走到 C 點,測得桿頂仰角為 45°,則 ¯¯
BC 的長為 公尺‧
( )4
若他由 B 點向正南方走到 D 點,測得桿頂仰角為 45°,則 ¯¯
BD 的長為 公尺‧
( )5
tan∠AOD 的值為 ‧
■解: ( )1 ¯¯BT=AB=30 h
=
OT= 3
2
BT=
15 3 (公尺)( )2 ¯¯BT=AB=30(公尺)
( )3 CO
=
OT= 15 3
(公尺), 1 2 15 OB= OT =BC=
¯¯
CO¯¯
-BO¯¯
=15 3 -15=15( 3 -1)(公尺)( )4 ∵仰角為45° ∴DO
¯¯
=h=15 3 ,BO¯¯
=15在△ BOD中,BD
¯¯
= DO¯¯
2-BO¯¯
2 = (15 3 )2-152 =15 2 (公尺)( )5 tan∠AOD=tan∠BOD=BD
¯¯
BO
¯¯
= 15 215 = 2
1︱ 3 2︱ 33︱ 1 例題 6
在 A,B 兩支旗竿底端連線段中的某一點測得 A 旗竿頂端的仰角為 29°,B 旗竿頂端 的仰角為 15°‧在底端連線段中的另一點測得 A 旗竿頂端的仰角為 26°,B 旗竿頂端 的仰角為 19°,則 A 旗竿高度和 B 旗竿高度的比值約為
θ
‧(四捨五入到小數
點後第一位) 〔98.指考甲〕
15° 19° 26° 29°
cotθ 3.73 2.90 2.05 1.80
■解:設 A 旗竿長度為 x,B 旗竿長度為 y x cot29
°
+y cot15°
=x cot26°
+y cot19°
1.80x+3.73y=2.05x+2.90y 0.83y=0.25x x
y = 0.83
0.25 =3.32
≈
3.3例題 7
某甲觀測一飛行中之熱氣球,發現其方向一直維持在正前方,而仰角則以等速遞減,
已知此氣球之高度維持不變,則氣球正以
( )A
等速飛行
( ) B加速向某甲飛來
( )C減速向某甲飛來
( )D加速離某甲飛去
( )E減速離某甲飛去‧
■解:由右圖知,仰角以 θ 遞減 則氣球離 P 愈來愈遠且
¯¯
BC>¯¯
BA加速離去,故選 ( )D
例題 8
已知
cos38°10'=0.7862,cos38°20'=0.7844,求
cos38°16'= ‧■解:設 cos38°16'=k,則
cos38°10'=0.7862 cos38°16'=k cos38°20'=0.7844由內插法原理知 6
10 = k-0.7862 0.7844-0.7862 k-0.7862= 6
10 ×(0.7844-0.7862)= 6
10 ×(-0.0018)=-0.00108 k=0.78512
≈
0.7851,故 cos38°16'=0.785113 2︱ 33︱ 1
例題 9
已知
sin47°20'=0.7353,sin47°30'=0.7373,若
sinθ=0.7359,則
θ= ‧■解:
sin47°20'=0.7353 sinθ=0.7359 sin47°30'=0.7373由內插法原理知 θ-47°20'
10' =0.7359-0.7353 0.7373-0.7353 θ-47°20'
10' =0.0006 0.0020 = 6
20 θ-47°20'= 6
20 ×10'=3' θ=47°20'+3'=47°23'
1 2-43︱ 1
2-4 廣義角的三角函數
例題 1
下列何者與 72°互為同界角?
( )A 432° ( ) B -432° ( )C 288° ( )D -288° ( )E -648°‧
■解: ( )A ○:432°-72°=360°=1×360°為 360°之整數倍 ( ) B ╳:72°-(-432°)=504°不為 360°之整數倍 ( )C ╳:288°-72°=216°不為 360°之整數倍
( )D ○:72°-(-288°)=360°=1×360°為 360°之整數倍
( )E ○:72°-(-648°)=720°=2×360°為 360°之整數倍,故選 ( )A ( )D ( )E
例題 2
下列何者正確?
( )A sin100°>0 ( ) B cos200°>0 ( )C tan90°
無意義
( )D cot0°無意義
( )E sin10°<tan10°<sec10°‧■解: ( )A ○:∵θ=100°為第二象限角 ∴sin100°>0 ( ) B ╳:∵θ=200°為第三象限角 ∴cos200°<0 ( )C ○:tan90°無意義
( )D ○:cot0°無意義
( )E ○:0°<θ<90° sinθ<tanθ<secθ 故選 ( )A ( )C ( )D ( )E
例題 3
設
θ 是第二象限角,且 P(-3,4)在 θ 的終邊上,則sin
θ=,cosθ=
,tanθ=
‧
■解:r= (-3)2+42 =5 故 sinθ= y
r= 4
5 ,cosθ= x
r=- 3
5 ,tanθ= y x= 4
-3 =- 4 3
例題 4
設
P(-5 3 ,y)為角
θ終邊上一點
,且
tanθ= 13 ,
則:
( )1 y= ‧ ( )2 cosθ= ‧
■解: ( )1 tanθ= y
-5 3 = 1
3 y=-5,r= (-5 3 )2+y2 =,
1 2-43︱ 1
( )2 cosθ= x
r= -5 3
10 =- 3 2 例題 5
試求下列各式之值:
( )1 sin150°+cos210°+tan225°+cot270°+sec300°+csc330°‧
( )2 cos330°tan750°-sin(-300°)cot510°‧
( )3 sin(180°+θ)cos(90°+θ)+sin(270°-θ)cos(180°-θ)‧
■解:
( )1 原式=cos60°+(-cos30°)+tan45°+
cos 270 sin 270
°
°
+csc30°+sec60°= 1 2- 3
2 +1+0+2-2= 3- 3 2 ( )2 原式=sin60°tan30°+(-cos30°)(-tan60°)
= 3 2 × 1
3 +(- 3
2 ) ×(- 3 )= 1 2+ 3
2=2
( )3 原式=(-sinθ)(-sinθ)+(-cosθ)(-cosθ)=sin2θ+cos2θ=1
例題 6
若
cosθ=- 45
且
tanθ<0,則
1-tanθ +cosθ 1-cotθ = ‧ sinθ■解:
∵cosθ=- 4
5 且 tanθ<0 ∴θ 為第二象限角 sinθ= 3
5 ,tanθ=- 3
4 ,cotθ=- 4 3
原式=
- 4 5 1-(- 3
4)
+
3 5 1-(- 4
3)
= - 4
5 7
4
+ 3
5 7
3
=- 16 35+ 9
35 =- 7
35 =- 1 5
例題 7
設
sinθ=- 513
且
180°<θ<270°,則
:( )1 cos(180°+θ)= ‧ ( )2 cos(-630°+θ)= ‧ ( )3 tan(270°-θ)= ‧
■解:
( )1 cos(90°
× 2
+θ)=-cosθ=-(-1213 )=12 13
( )2 cos(-630°+θ)=cos(630°-θ)=cos(90° 7× -θ)=-sinθ=-(- 5
13 )= 5 13
1 2-43︱ 1 ( )3 tan(270°-θ)=tan(90° 3× -θ)=cotθ= cosθ
sinθ = - 12
13
- 5 13
= 12 5
例題 8
設 sin
θ,cosθ 為方程式 5x2+4x+k=0 之兩根,則實數 k=
■解:由根與係數的關係知sinθ+cosθ=- 4
5 ,sinθ cosθ= k 5
sinθ+cosθ)2= 16
25 sin2θ+2 sinθ cosθ+cos2θ= 16 25
‧
1+2 sinθ cosθ= 16
25 1+2× k 5 = 16
25 k=- 9 10
例題 9
設
sin(-65°)=k,試以
k表示
tan(-2315°)‧■解:sin(-65°)=k sin65°=-k,其中 k<0
故 tan(-2315°)=-tan2315°=-tan(90° 25× +65°)=cot65°=- 1-k2 k
例題 10
下列敘述何者為真?(複選)
( )A sin50°<cos50° ( ) B tan50°<cot50° ( )C tan50°<sec50° ( )D sin230°<cos230°
( )E tan230°<cot230°‧
〔90.學測〕
■解: ( )A ╳:sin50°>sin40°=cos50°
( ) B ╳:tan50°>tan40°=cot50°
( )C ○:tan50°=sin50°
cos50° < 1
cos50°=sec50°
( )D ○:sin230°=sin(90°
× 2
+50°)=-sin50°cos230°=cos(90°
× 2
+50°)=-cos50°又 sin50°>cos50° ∴sin230°<cos230°
( )E ╳:tan230°=tan(90°
× 2
+50°)=tan50°cot230°=cot(90°
× 2
+50°)=cot50°又 tan50°>cot50° ∴tan230°>cot230° 故選 ( )C ( )D