高中我们学过正弦函数,也知道一些特殊角度的正弦值,比如sin90 = 1,sin60 =,sin45 =,sin30 =0.5 .但是对于其他非特殊的角度正弦值
高中我们学过正弦函数,也知道一些特殊角度的正弦值,比如sin90 = 1,sin60 =
,sin45 =,sin30 =0.5 .但是对于其他非特殊的角度正弦值,我们就不好计算了。
最近在图书馆看到一本国外的科普书《我的天,几何还能这么学》。讲述了如何快速手动计算任意角度的正弦值,以及如何根据正弦值求解角度。这里介绍的方法非常新颖有效,如下图所示:
这种方法的原理是当角度很小时,圆弧与角度半径的比值很接近正弦值,误差很小。此时,计算正弦值就转化为计算圆弧与半径的比值。
如下图所示,A点是圆心,AB和AD是圆的半径,BD是角度A对应的圆弧,BC垂直于AD和c,当角度A较小时,圆弧BD和直线BC的长度很接近。
假设AB=R,那么Sina = BC/ABBD/AB = BD/R。
又因为BD=2R(A/360),新浪BD/r = (a/360) = a/180。
当已知正弦值需要一个角度时,A180*sinA /。
由此可见,当角度较小时,正弦值几乎与角度成正比。利用这个特性,我们可以根据角度求解正弦值,根据正弦值求解角度。
1.求sin 1 ~ sin 15,正弦值为0~0.259时对应的角度。
因为新浪BD/R = 2 (A/360) = A/180,所以:
1、sin1 =1*/180=0.。
(查正弦表,我们可以看到sin 1 = 0.……………………………………………………………………………………………………………
sin2 =2*/180=0.。
(查正弦表,我们可以看到sin2 =0.……
3、sin10 =10*/180=0.。
(查正弦表,我们可以看到sin 10 = 0.………………………………………………………………………………………………………
4、sin15 =15*/180=0.。
(查正弦表,可以看出sin15 =0.…… ……,此时小数点后一位以内的两个值是一致的。此时误差为(0.-0.)/0.=1.15%,相对较小,属于可接受范围。)
所以当正弦值已知且小于0.26时,我们可以用公式A180*sinA /快速求出角度。以下是一些例子:
5.当正弦值为0.25时,那么我们要求的角度A180 * Sina/= 180 * 0.25/= 14.32。
6.当正弦值为0.2时,所需角度A180 * Sina/= 180 * 0.2/= 11.46。
7.当正弦值为0.1时,那么我们要求的角度A180 * Sina/= 180 * 0.1/= 5.73。
8.当正弦值为0.08时,那么我们要求的角度A180 * Sina/= 180 * 0.08/= 4.58。
2.求正弦为15 ~ 30,正弦值为0.259~0.5时对应的角度。
1、sin30 =30*/180=0.。
(我们知道sin是30 = 0.5,那么用上面的方法计算出来的误差是(0.-0.5)/0.5=4.72%,已经太大了,不能接受。)
2.这时,为了减少误差,我们需要用勾股定理求15度角的正弦值(sin15)。
已知AB=AD,AC垂直于BD,角度BAC=角度DAC = 15,角度BAE = 30,BE垂直于AD,所以BC=CD。
角度BAE = 30,所以BE=AB,AE=AB,ED=AD-AE=AB。
在三角床上。
可以计算出:
那么sin 15 = BC/AB = = 0. … = 0.259(取3位小数)
而sin 30 = 0.5,所以(sin 30-sin 15)/15 = 0. = 0.016(取3位小数)
15° ~ 30°,我们认为角度在增加,正弦值也成比例增加,即角度每增加1°,正弦值增加0.016°。
3.所以:
sin15 =0.259
sin16 =0.259+0.016=0.275
……
sin20 =0.259+0.016*5=0.339
(查正弦表,可以看到SIN 20 = 0.342 ……,误差很小)
……
sin25 =0.259+0.016*10=0.419
(查正弦表,可以看到SIN 25 = 0.422 ……,误差很小)
……
同样,当正弦值已知,且在0.259 (sin 15) ~ 0.5 (sin 30)范围内时,利用前面的结论“15 ~ 30”,我们认为角度增加,正弦值成比例增加,即角度每增加1°,正弦值增加0.016”。我们可以根据正弦值快速找到对应的角度:
4.当正弦值为0.3时,我们要求的角度A = 15+(0.3-0.259)/0.016 = 17.6。
5.当正弦值为0.4时,我们要求的角度A = 15+(0.4-0.259)/0.016 = 23.8。
6.当正弦值为0.45时,我们要求的角度A = 15+(0.45-0.259)/0.016 = 26.9。
……
3.求正弦为30 ~ 45,正弦值为0.5~0.707时对应的角度。
1.sin 30 = 0.5,sin45 =(取3位小数)
2 、( sin 45-sin 30)/15 = 0. = 0.0138 = 0.014。(取3位小数)
3.从30°到45°,我们认为角度在增加,正弦值成比例增加,即角度增加1°,正弦值增加0.014°。
4.所以:
sin30 =0.5
sin31 =0.5+0.014=0.514
……
sin35 =0.5+0.014*5=0.570
(查正弦表,我们可以看到Sin35 = 0.5735 ……而且误差很小)
……
sin40 =0.5+0.014*10=0.640
(查正弦表,我们可以看到Sin40 = 0.6427 ……误差很小)
……
sin44 =0.5+0.014*14=0.696
(查正弦表可以看到sin44 =0.…… ……,误差很小)
同样,当正弦值已知,且在0.5 (sin 30) ~ 0.707 (sin 45)范围内时,利用前面的结论“30 ~ 45”,我们认为角度增加,正弦值成比例增加,即角度每增加1°,正弦值增加0.014”。我们可以根据正弦值快速找到对应的角度:
5.当正弦值为0.6时,我们要求的角度A = 30+(0.6-0.5)/0.014 = 37.1。
6.当正弦值为0.7时,我们要求的角度A = 30+(0.7-0.5)/0.014 = 44.3。
……
4.求sin为45 ~ sin 90,正弦值为0.707~1时对应的角度。
1.如下图所示,在直角三角形ABC中,角C是直角,角A+角B = 90。
2.所以:,等式两边都除以。
3.可用。
4.因此
5.所以:sin 46 = = 0.718
(查正弦表可以看到sin46 =0.…… ……,误差很小)
……
sin50 ==0.768
(查正弦表可以看到sin50 =0.…… ……,误差很小)
……
sin65 ==0.908
(查正弦表,我们可以看到sin65 =0.……...,而且误差很小)
……
sin75 ==0.966
(查正弦表可以看到sin75 =0.…… ……,误差很小)
……
sin80 ==0.985
(查正弦表,我们可以看到Sin80 = 0. ……误差很小)
……
6.让我们根据下面的正弦值来求解角度:
根据前面的结论,
可用性
这时,我们可以根据正弦值快速求解角度:
7.当新浪=0.75,得到0.66,那么0.66在0.5和0.707之间,90-a = 30+(0.66-0.5)/0.014 = 41.4,所以a = 90-41.4 = 48.6。
8.当新浪=0.8,得到0.6,那么0.6在0.5和0.707之间,90-a = 30+(0.6-0.5)/0.014 = 37.1,所以a = 90-37.1 = 52.9。
9.当新浪=0.85,得到0.53,那么0.6在0.5和0.707之间,90-a = 30+(0.53-0.5)/0.014 = 32.1,所以a = 90-32.1 = 57.9。
……
好了,这个方法到此为止。
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