拖动角度 θ,观察 sin θ、cos θ 与坐标 (x, y) 如何随向量 p 旋转而变化
以坐标原点为圆心、半径等于 1 的圆叫做单位圆。把角 θ 的终边画出来,它与单位圆的交点记作 P(x, y),那么:
cos θ = x(横坐标) sin θ = y(纵坐标)
这就是三角函数的坐标定义。相比初中"对边比斜边"的直角三角形定义,它不受 0°~90° 限制,任意角度都能读出 sin、cos 的值和正负号——这也是为什么高中教材用单位圆重新定义三角函数。
在上面的工具里拖动角度 θ,可以直观看到:从原点指向 P 的向量如何分解成水平(cos)与竖直(sin)两个分量;θ 转一整圈,sin、cos 各完成一次完整起伏——这条"起伏曲线"正是正弦波与余弦波的来源。
| θ | 0° | 30° | 45° | 60° | 90° |
|---|---|---|---|---|---|
| sin θ | 0 | 1/2 | √2/2 | √3/2 | 1 |
| cos θ | 1 | √3/2 | √2/2 | 1/2 | 0 |
同一个角满足 sin²θ + cos²θ = 1(勾股定理在单位圆上的形式);并且 cos θ = sin(90° − θ),两条图像形状相同、相差 90°(相位差 π/2)。
半径为 1 时,交点坐标直接等于三角函数值,无需换算。若半径为 r,则 sin θ = y/r、cos θ = x/r,结果相同但要除以 r。
记"分母都是 2、分子开根号":sin 30°、45°、60° 的分子依次是 √1、√2、√3,cos 则顺序倒过来(√3、√2、√1)。