类似地,如图7-1-4(2)所示,射线OA逆时针方向旋转到OB所形成的角为90°,OB顺时针方向旋转到OC所形成的角为一30,则OA逆时针方向旋转到OC所形成的角为90°30°-60°2.象限角为了方便起见,通常将角放在平面直角坐标系中来讨论,并约定:角的顶点与坐标原点重合,角的始边落在轴的正半轴上,这时,角的终边在第几象限,就把这个角称为第几象限角,如果终边在坐标轴上,就认为这个角不属于任何象限例如,图7-1-5(1)中的45°,一315,405°角都是第一象限角:图7-1-5(2)中的126°角是第口象限角,210角是第三象限角,一60°角是第日象限角,一90°角不是象限角,其终边在轴的负半轴上,(1)(2)图7-1-5尝试与发现图7-1-5(1)中三个角的终边相同。那么,终边相同的角有没有一个共同的表示方法呢?一般地,角α+k·360°(kEz)与角α的终边相同,这只需把k·360°看成逆时针或者顺时针方向旋转若干周即可,任意两个终边相同的角,它们的差一定是360°的整数倍,因此,所有与α终边相同的角组成一个集合,这个集合可记为S=BLβ=a+k·360°kEZ.即集合S的每一个元素的终边都与α的终边相同,k=0时对应元素为357.1任意角的概念与弧度制
例1如图7-1-6所示,已知角α的终边为射线OA,分别作出角α十90°,α90°,α+180°的终边解由角的定义可知,把角α的终边OA逆时针方向旋转90°可得角α+90°的终边OB,把角α的终边OA顺时针方向旋转90°可得角α一90的终边OC,把角α图7-1-6的终边OA逆时针方向旋转口可得角α十180°的终边OD,如图7-1-6所示例2分别写出与下列各角终边相同的角的集合S,并把S中满足不等式—360β<720的元素β写出来(2)—21°(1) 60°:解(1)S=(ββ=60°+k360%kEz).11所以解不等式-360<60°+k·360<720°,得-1<k<26,6k可取-1,0或1.因此S中满足-360<β<720°的元素是60°+(-1)×360°=-300°60°+0×360°=60%60°+1X360°=420(2)S=(β/β=-21+k·360%,kEZ).解不等式-360-21°+k·360720°,得12121-1+300<k<2+360所以k可取5因此S中满足一360<β<720°的元素是-21°+0X360°=-21-21°+1×360°=339%—21°+2X360-699°例3写出终边在第一象限内的角的集合解因为大于0°且小于90°的角的终边一定在第一象限,而且如果一个角的终边在第一象限,那么这个角的终边一定与(0°,90°)内某个角的终边相同,因此终边在第一象限内的角的集合为(a|k.360<a<90°+k.360kEZ).例4写出终边在轴上的角的集合解在[0%,360°内,终边在?轴上的角有两个,即0°和180%,与这两个角终边相同的角组成的集合依次为Si=(αlα=k.360kEz),S2=(αlα-180°+k.360°,kEz).6第七章三角函数
为简便起见,我们把集合S,和S的表示方法改为S,=(α|α=2k·180°kEZ),Sz=(α/α=(2k+D)·180°kEz)因为(m|m=2k,kEz)U(m|m=2k+1,kEZ)=Z,所以S-SiUS,=(α|α=m·180°,mEZ),即集合S是终边在轴上的角的集合,想一想例4的结果也可从直观上来理解:零角的终边在轴上,零如果以是第二角的终边旋转180%,-180°,2×180%,2×(-180),,终边仍象限角,则是第会落在工轴上,于是,可以直接写出终边在轴上的角的集合为儿象限角?(αlα=k.180°kEz).练习A①求下列各式的值,并作图说明运算的几何意义(1)90°+(-60);(2)60°-180%(3)-60°+270%②在平面直角坐标系中作下列各角的终边(1)855°;(2)-750°③在[0°,360)内,找出与下列各角终边相同的角,并说明它们所在的象限,(1)-45°(2)760°;(3)-480°分别写出与下列各角终边相同的角的集合S,并把S中满足不等式一360<α<720°的元素α写出来(1)100°;(3)—380°20(2)-120°判断以下说法是否正确(均指在平面直角坐标系中,始边在轴正半轴上)(1)第一象限角一定是锐角;(2)终边相同的角一定相等;(3)小于90°的角一定是锐角;(4)钝角的终边在第二象限)6练习B①分别写出终边在y轴正半轴、y轴负半轴和y轴上的角的集合②分别写出终边在直线y=工上和终边在直线y=一工上的角的集合③在平面直角坐标系中,集合S一βlβ=k·90,kEZ中的元素所表示的角的终边在哪些位置?分别写出终边在第二、第三、第四象限的角的集合③今天是星期一,那么从明天算起,第7k(kEN+)天是星期几?第100天是星期几?3α180°四二日四50,1或277.1任意角的概念与弧度制
7.1.2弧度制及其与角度制的换算在日常生活以及各学科中,一个量可用不同的标准来度量,从而也就有了不同的单位以及单位之间的换算,例如,长度既可以用米,厘米来度量,也可以用尺、寸来度量;面积可以用平方米来度量,也可以用亩来度量,类似地,角除了使用角度来度量外,还可以使用本小节我们要学习的弧度来度量1.弧度制使用角度来度量角时,是把圆周等分成360份,其中每一份所对应的圆心角为1度,这种用度作单位来度量角的制度称为角度制角度制还规定1度等于60分,1分等于60秒,即1°-60°,1'-1使用角度来度量角,其关键是“等分”考虑到面积、体积等都可以通过线的长度来刻画,那么,能否用“测量长度”来代替“等分”,从而引进另外一种度量角的制度呢?()情境与问题如图7-1-7是一种折叠扇,折叠扇打开、合拢的过程可以抽象成扇形圆心角的变大、变小那么在这个过程中,扇形的什么量在发生变化?什么量没发生变化?由此你能想到度量角的其他办法吗?图7-1-7将折叠扇抽象为如图7-1-8(1)所示的图形,可以看出,弧AB与弧A'B都与角α对应,但α≠0时,它们的弧长AB与AB始终不相等,其原因在于OA+OA0(1)(2)图7-1-8一般地,如果角α是由射线OP绕它的端点旋转形成的,如图7-1-8(2)8第七章三角函数
所示,则在旋转的过程中,射线上的任意一点(端点除外)必然形成一条圆弧,不同的点所形成的圆弧长度不同,但这些圆弧都对应同一个角α,可以猜想,这些弧的长与弧所在圆的半径的比值是一个常数,即ABABOA-OA=…=定值n事实上,设α=n,弧AB的长为l,半径OA=r,则1=.2元r,360因此12元3607这个等式右端不包含半径,这表示弧长比半径的值不依赖于半径,而只与α的大小有关,我们称弧长与半径比值的这个常数为圆心角的弧度数,因此,长度等于半径长的圆弧所对的圆心角为1弧度的角,记作1rad如图7-1-9所示,因为AB的长等于半径r,所以AB所对的圆心角ZAOB就是1弧度的角如前所述,这样规定出来的1弧度的角大小是完全确定的,这种以弧度为单位来度量角的制度称为弧度制.图7-1-9由弧度制的定义可知,在半径为的圆中,若弧长为l的弧所对的圆心角为αrad,则想一想α=弧度制与角度制的区别是什么?请查阅责料,思考由此也可得到1-2,即弧长等于其所对应的圆心角的弧一下引入度制的度数与半径的积.意义是什么,今后我们在用弧度制表示角时,“弧度”二字或rad可以略去R不写,而只写这个角对应的弧度数,例如,α=2表示α是2rad元元的角;sin表示 rad 的角的正弦.2.弧度制与角度制的换算尝试与发现(1)按照定义,一个周角对应的弧度数应是多少?(2)一般地,弧度制与角度制之间怎样进行换算?97.1任意角的概念与弧度制