26. 單元2 三角函數及其應用50
1 三角函數的圖形及性質
1. 三角函數的圖形:
(1) siny x= (2) cosy x=
定義域:x∈»;週期:2π 定義域:x∈»;週期:2π
值域: 1 sin 1x− ≤ ≤ ⇔ |sin | 1x ≤ 值域: 1 cos 1x− ≤ ≤ ⇔ | cos | 1x ≤
(3) tany x= (4) coty x=
定義域: 2
x n
π
π≠ + ,n∈»;週期:π 定義域:x nπ≠ ,n∈»;週期:π
值域:tan x∈» 值域:cot x∈»
(5) secy x= (6) cscy x=
定義域: 2
x n
π
π≠ + ,n∈»;週期:2π 定義域:x nπ≠ ,n∈»;週期:2π
值域:sec 1x ≥ 或sec 1x ≤ − ⇔ |sec | 1x ≥ 值域:csc 1x ≥ 或csc 1x ≤ − ⇔ | csc | 1x ≥
2. 三角函數的週期:
(1) 週期函數:
f :A→B, x A∀ ∈ ,存在 0p ,使得 ( ) ( )f x p f x+ = ,則稱f 為週期函數,p 之最小
值稱為週期。
(2) 三角函數的週期:
sin x 、cos x 、sec x 、csc x 的週期 2p π= ,而tan x 、cot x 的週期p π= 。
sin kx 、coskx 、seckx 、csckx 的週期 2
| |
p
k
π
= 。
tan kx 、cot kx 的週期 | |
p
k
π
= 。
2-5 三角函數的圖形
27. 2
單元2 三角函數及其應用 51
| sin |kx 、| cos |kx 、| tan |kx 、| cot |kx 、| sec |kx 、| csc |kx 的週期 | |
p
k
π
= 。
(3) 任意三角函數 f 變形後的週期:
設a 、k 、α 、b 均為實數,則 ( )a f k x bα× × + + 之週期: ( )
| |
f x
p
k
=
原基本週期。
結論:只有係數k 與三角函數的週期改變有關,即a 、b 、α 與週期的變化無關。
siny x= 之基本圖形變形為 sin( )y a kx bα= + + :
2siny x= cos 2y x= +
3. 三角函數值的範圍圖示整理:
(1) 1 sin 1θ− ≤ ≤ ⇔ | sin | 1θ ≤ 。
(2) 1 cos 1θ− ≤ ≤ ⇔ | cos | 1θ ≤ 。
(3) tanθ 、cotθ 之值可為任意實數。
(4) | sec | 1θ ≥ ,| csc | 1θ ≥ 。
已知 2
2sin 5sin 3 0θ θ− − = ,試求sinθ 之值。
∵ 2
2sin 5sin 3 0θ θ− − =
⇒ (2sin 1)(sin 3) 0θ θ+ − =
⇒ 1
sin
2
θ = − 或3 (不合)
∴ 1
sin
2
θ = −
已知 2
3cos 13cos 10 0θ θ+ − = ,試求cosθ 之值。
∵ 2
3cos 13cos 10 0θ θ+ − =
⇒ (3cos 2)(cos 5) 0θ θ− + =
⇒ 2
cos
3
θ = 或 5− (不合)
∴ 2
cos
3
θ =
1 三角函數值的範圍
28. 單元2 三角函數及其應用52
設0 2θ π≤ ,試求函數
2
( ) 4 2cos sinf θ θ θ= − − 之最大值。
2
( ) 4 2cos sinf θ θ θ= − −
2
4 2cos (1 cos )θ θ= − − −
2 2
cos 2cos 3 (cos 1) 2θ θ θ= − + = − +
∵ 1 cos 1θ− ≤ ≤
∴ 當cos 1θ = − 時, ( )f θ 有最大值為6
設0 2x π≤ ,試求函數
2
( ) cos 3sin 2f x x x= − + 之最大值。
2
( ) cos 3sin 2f x x x= − +
2
(1 sin ) 3sin 2x x= − − +
2 23 21
sin 3sin 3 (sin )
2 4
x x x= − − + = − + +
∵ 1 sin 1x− ≤ ≤
∴ 當sin 1x = − 時, ( )f x 有最大值為5
試求下列各函數的週期:
(1) ( ) 3cos(2 )
4
f x x
π
= +
(2)
3
( ) 5sin( ) 3
4 4
f x x
π
= − + − 。
(1) ∵ 原函數cos x 之週期為2π
∴ ( )f x 週期為2
| 2 |
π
π=
(2) ∵ 原函數sin x 之週期為2π
∴ ( )f x 之週期為 2 8
3 3| |
4
π π
=
−
試求下列各函數的週期:
(1) ( ) 5 tan(3 ) 5
5
f x x
π
= + +
(2)
2
( ) 3cot( ) 7
3 5
f x x
π
= − − + 。
(1) ∵ 原函數tan x 之週期為π
∴ ( )f x 之週期為| 3| 3
π π
=
(2) ∵ 原函數cot x 之週期為π
∴ ( )f x 之週期為 3
2 2| |
3
π π
=
−
【註】務必熟記六個三角函數的週期!
設 sin35a = ° , cos35b = ° , tan45c = °,
csc35d = ° ,其大小順序為何?
∵ 0 90θ° °,sinθ 為遞增函數
⇒ sin35 cos35 sin55 1° ° = °
⇒ a b
又 tan45 1c = ° = ,且 csc35 1d = °
⇒ sin35 cos35 1 tan45 csc35° ° = ° °
∴ d c b a
設 sin30a = ° , sin20b = °, tan50c = °,
tan63d = °,其大小順序為何?
0 20 30 90° ° ° °
⇒ sinθ 為遞增函數
⇒ sin20 sin30 1° ° ⇒ b a
又0 45 50 63 90° ° ° ° °
⇒ tanθ 為遞增函數,且tan45 1° =
⇒ 1 tan50 tan63 ° °
∴ d c a b
2 利用配方法與平方關係求極值
3 三角函數的週期
4 利用遞增、遞減關係比較大小
29. 2
單元2 三角函數及其應用 53
若 sin1150a = ° , cos( 770 )b = − ° ,
tan420c = °,試比較a 、b 、c 的大小。
sin1150 sin(360 3 70 ) sin 70a = ° = °× + ° = °
cos( 770 ) cos770 cos(360 2 50 )b = − ° = ° = °× + °
cos50 sin40= ° = °
tan 420 tan(360 60 ) tan 60c = ° = ° + ° = °
又sin40 sin70 1° ° ,且tan60 tan45 1° ° =
故c a b
若 sin( 440 )a = − ° , cos665b = °,
sec1160c = ° ,試比較a 、b 、c 的大小。
sin( 440 ) sin 440a = − ° = − °
sin(360 80 ) sin80 0= − °+ ° = − °
cos 665 cos(360 2 55 ) cos( 55 )b = ° = °× − ° = − °
cos55 1= ° ,且cos55 0°
sec1160 sec(360 3 80 ) sec80 1c = ° = °× + ° = °
故c b a
利用畫圖得到三邊的大小關係,再利用三角函數的定義比較大小:
0 45θ° ° 45θ = ° 45 90θ° °
試比較三角函數值sin70°、tan70°、sec70°的
大小。
作圖如右:
∵ 70θ = °
由圖中可得知r y x
又sin70
y
r
° = ,tan70
y
x
° = ,
sec70
r
x
° =
且r y y
x x r
∴ sec70 tan70 sin70° ° °
試比較三角函數值cos33°、cot33°、csc33°的
大小。
作圖如右:
∵ 33θ = °
由圖中可得知r x y
又cos33
x
r
° = ,cot33
x
y
° = ,
csc33
r
y
° =
且 r x x
y y r
∴ csc33 cot33 cos33° ° °
5 進階:任意角度比較大小
6 角度一樣,利用邊長比較大小
30. 單元2 三角函數及其應用54
★1. 請判斷下列函數之遞增或遞減關係:
(1) siny θ= 在第一象限為 遞增 函數。
(2) cosy θ= 在第一象限為 遞減 函數。
(3) tany θ= 在第一象限為 遞增 函數。
2. 若0 θ π≤ ≤ ,且 2
5sin 2sin 3 0θ θ+ − = ,則sinθ =
3
5
。
★3. 設函數 2
( ) sin 2sin 2f x x x= + + ,則 ( )f x 之最大值為 5 ,最小值為 1 。
4. sin15a = ° , sin20b = °, sin55c = ° 的大小關係為 c b a 。
★5. 設 tan66a = °, sin30b = °, sin25c = °, tan53d = °,則a、b、c、d 之大小關係為 a d b c 。
( A )1. 已知正弦函數 ( ) sinf x x= 之週期為2π ,則 ( ) 4sin 2 3g x x= + 的週期為何? (A)π
(B)2π (C)3π (D)4π 。 【100 統測(D)】
★( A )2. 下列哪個方程式所繪製之圖形如右圖所示?
(A) 2siny x= (B) sin2y x= (C) 2cosy x=
(D) cos2y x= 。 【99 統測(D)】
( B )3. 若 2
2sin 5cos 4 0θ θ+ − = ,則cosθ = (A)0 (B)1
2
(C) 2
2
(D) 3
2
。
【100 統測(A)】
★( C )4. 下列三角函數值,何者最大? (A)sin 20° (B)cos20° (C)csc20° (D)sec20° 。
【100 身統(D)】
★( A )5. 設 sin840a = °, cos( 840 )b = − ° , tan840c = ° ,則a 、b 、c 之大小關係為何?
(A)a b c (B)b a c (C)b c a (D)c b a 。 【100 統測(A)】
31. 2
單元2 三角函數及其應用 55
1 三角形面積公式
在 ABC△ 中,分別以a 、b 、c 表 A∠ 、 B∠ 、 C∠ 之對邊長。
設Δ表 ABC△ 的面積,則
1
sin
1 1
sin si
2
n
2 2
bc A caab C B=Δ == 。
【註】此公式常用在已知兩邊與夾角時。
ABC△ 中,已知 3 3a = 、 5b = 、 60C∠ = °,
試求 ABC△ 的面積。
3 3a = , 5b = , 60C∠ = °
由三角形面積公式知:
1 1
sin 3 3 5 sin60
2 2
ab CΔ = = × × × °
1 3 45
3 3 5
2 2 4
= × × × =
ABC△ 中,已知 4b = 、 3 2c = 、 135A∠ = °,
試求 ABC△ 的面積。
4b = , 3 2c = , 135A∠ = °
由三角形面積公式知:
1 1
sin 4 3 2 sin135
2 2
bc AΔ = = × × × °
1 1
4 3 2 6
2 2
= × × × =
2 正弦與餘弦定理
1. 正弦定理:
在 ABC 中,分別以a 、b 、c 表 A∠ 、 B∠ 、 C∠ 之對邊長,則
(1) 2
sin sin sin
a b c
R
A B C
= = = 。(R 為 ABC△ 的外接圓半徑)
(2) : : sin : sin : sina b c A B C= 。(寫成連比)
2. 餘弦定理:(S 表示邊長,A 表示角度)
在 ABC 中,分別以a 、b 、c 表 A∠ 、 B∠ 、 C∠ 之對邊長,則
(1) SAS 型:已知兩邊與夾角,求第三邊。 (2) SSS 型:已知三邊,求 A∠ 、 B∠ 、 C∠ 。
2 2 2
2 cosa b c bc A= + −
2 2 2
cos
2
b c a
A
bc
+ −
=
2 2 2
2 cosb c a ca B= + −
2 2 2
cos
2
c a b
B
ca
+ −
=
2 2 2
2 cosc a b ab C= + −
2 2 2
cos
2
a b c
C
ab
+ −
=
3. 「正弦定理」與「餘弦定理」是求解三角形的三個內角與三個邊長必備的工具。
2-6 三角函數的應用
1 求三角形面積
32. 單元2 三角函數及其應用56
ABC△ 中, 50B∠ = °、 70C∠ = °、 6BC = 公
分,試求 ABC△ 之外接圓半徑。
∵ 50B∠ = ° , 70C∠ = °
⇒ 180 50 70 60A∠ = °− °− °= °
又 6a BC= =
由正弦定理知: 2
sin
a
R
A
=
⇒ 6
2
sin60
R=
°
⇒ 3
2 6
2
R× =
∴ 2 3R = (公分)
ABC△ 中, 75A∠ = °、 60B∠ = ° 、 8AB = 公
分,試求 ABC△ 之外接圓半徑。
∵ 75A∠ = °, 60B∠ = °
⇒ 180 75 60 45C∠ = °− °− °= °
又 8c AB= =
由正弦定理知: 2
sin
c
R
C
=
⇒ 8
2
sin45
R=
°
⇒ 2
2 8
2
R× =
∴ 4 2R = (公分)
在 ABC△ 中,已知 45C∠ = °、 2a = 、
2c = ,試求 A∠ 。
由正弦定理知:sin sin
a c
A C
=
⇒ 2 2
sin sin45A
=
°
⇒ 1
sin
2
A =
⇒ 30A∠ = °或150°(不合 ∵ 45C∠ = °)
∴ 30A∠ = °
在 ABC△ 中,若 2AC = 、 2BC = 、
30A∠ = °,試求 B∠ 。
由正弦定理知:sin sin
BC AC
A B
=
⇒ 2 2
sin30 sin B
=
°
⇒ 1
sin
2
B =
⇒ 45B∠ = °或135°
ABC△ 中, 60A∠ = °、 4AC = 、 5AB = ,求
BC 的長與外接圓半徑R 。
由餘弦定理知:
2 2 2
2 cosBC AB AC AB AC A= + − × ×
2 2
5 4 2 5 4 cos60= + − × × × °
1
25 16 40 21
2
= + − × =
∴ 21BC =
由正弦定理知: 2
sin
BC
R
A
=
⇒ 1 21 1 2
21 7
2 sin60 2 3
R = × = × × =
°
在 ABC△ 中,若 2a = 、 3 1b = + 、 60C∠ = °,
求c 的長與外接圓半徑R 。
由餘弦定理知:
2 2 2
2 cosc a b ab C= + −
2 2
2 ( 3 1) 2 2 ( 3 1)cos60= + + − × × + °
1
4 4 2 3 4( 3 1) 6
2
= + + − + × =
∴ 6c =
由正弦定理知: 2
sin
c
R
C
=
⇒ 1 6 1 2
6 2
2 sin60 2 3
R = × = × × =
°
2 正弦定理(ASA)
3 正弦定理(SSA)
4 餘弦定理+ 正弦定理(SAS)
33. 2
單元2 三角函數及其應用 57
設 ABC△ 中, : : 2 :2: 3 1a b c = + ,試求:
(1) cos A之值
(2) 最小內角度量。
(1) 設 2a k= , 2b k= , ( 3 1)c k= +
2 2 2
cos
2
b c a
A
bc
+ −
=
2 2 2
(2 ) [( 3 1) ] ( 2 )
2 2 ( 3 1)
k k k
k k
+ + −=
× × +
3
2
=
(2)
3
cos
2
A = ⇒ 30A∠ = °
設 ABC△ 中,
sin :sin :sin 2 :2: 3 1A B C = − ,試求:
(1) cos B 之值
(2) 最大內角度量。
(1) ∵ : : sin : sin : sina b c A B C=
∴ 設 2a k= , 2b k= , ( 3 1)c k= −
2 2 2
cos
2
c a b
B
ca
+ −
=
2 2 2
[( 3 1) ] ( 2 ) (2 )
2 ( 3 1) 2
k k k
k k
− + −=
× − ×
1
2
= −
(2)
1
cos
2
B = − ⇒ 135B∠ = °
設 ABC△ 中,a 、b 、c 為三邊長,若
2 2
( )a b c bc− + = − ,試求:
(1) cos A之值 (2) A∠ 。
(1)
2 2
( )a b c bc− + = −
⇒ 2 2 2
2a b bc c bc− − − = −
⇒ 2 2 2
b c a bc+ − = −
∴
2 2 2
1
cos
2 2 2
b c a bc
A
bc bc
+ − −
= = = −
(2)
1
cos
2
A = − ⇒ 120A∠ = °
設 ABC△ 中,a 、b 、c 為三邊長,若
2 2
( )b c a ca− − = ,試求:
(1) cos B 之值 (2) B∠ 。
(1)
2 2
( )b c a ca− − =
⇒ 2 2 2
2b c ca a ca− + − =
⇒ 2 2 2
c a b ca+ − =
∴
2 2 2
1
cos
2 2 2
c a b ca
B
ca ca
+ −
= = =
(2)
1
cos
2
B = ⇒ 60B∠ = °
【註】解題時要以「
2 2 2
cos
2
b c a
A
bc
+ −
= 」為化簡目標。
3 三角形面積公式與外接、內切圓半徑
在 ABC△ 中,分別以a 、b 、c 表 A∠ 、 B∠ 、 C∠ 之對邊長。
設Δ表 ABC△ 的面積,則
(1)
4
abc
R
Δ = ⇒ 4
abc
R =
Δ
(R 為外接圓半徑)。
(2) rsΔ = ⇒ r
s
Δ
= (r 為內切圓半徑; 1
( )
2
s a b c= + + )。
(3) 海龍公式: ( )( )( )s s a s b s cΔ = − − − ( 1
( )
2
s a b c= + + )。
【註】此公式常用在已知三邊長時。
5 餘弦定理(SSS)、大角對大邊
6 餘弦定理(SSS)
34. 單元2 三角函數及其應用58
ABC△ 中, 5a = 、 6b = 、 7c = ,試求:
(1) ABC△ 面積 (2) 內切圓半徑
(3) 外接圓半徑。
1 1
( ) (5 6 7) 9
2 2
s a b c= + + = + + =
(1) ( )( )( )s s a s b s cΔ = − − −
9(9 5)(9 6)(9 7) 6 6= − − − =
(2) rsΔ = ⇒ 6 6 2 6
9 3
r
s
Δ
= = =
(3)
4
abc
R
Δ = ⇒ 5 6 7
6 6
4R
× ×
=
⇒ 35 35 6
244 6
R = =
ABC△ 中, 4a = 、 5b = 、 7c = ,試求:
(1) ABC△ 面積 (2) 內切圓半徑
(3) 外接圓半徑。
1 1
( ) (4 5 7) 8
2 2
s a b c= + + = + + =
(1) ( )( )( )s s a s b s cΔ = − − −
8(8 4)(8 5)(8 7) 4 6= − − − =
(2) rsΔ = ⇒ 4 6 6
8 2
r
s
Δ
= = =
(3)
4
abc
R
Δ = ⇒ 4 5 7
4 6
4R
× ×
=
⇒ 35 35 6
244 6
R = =
4 平面三角測量——測量名詞與術語
1. 鉛直線:
測量者手拿細繩的一端,另一端繫一鉛垂,讓其自由垂下,
而含這線之直線即為鉛直線。也就是說通過地心之任一直線
即為鉛直線。
2. 水平線:
垂直於鉛直線的直線稱為水平線。
3. 視線:
測量者的眼睛與觀測目標物的連線,稱為視線。
4. 仰角與俯角:
測量者朝向「目標物」的「視線」,若在水平線上方時,則視線與水平線所成的角稱為仰角,
若在水平線下方時,則視線與水平線所成的角稱為俯角。
以點表示測量者的位置,通常不考慮測量者之身高。測量者觀測目標物時,設想有一鉛直線通過
目標物。自測量者的眼睛位置作直線垂直於鉛直線,即可得一水平線。
7 三角形面積公式與外接、內切圓半徑