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在高中,我们学过正弦函数,也知道一些特殊角度的正弦数值,如sin90°=1,sin60°=文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
,sin45°=,sin30°=0.5。但是对于其他非特殊角度的正弦值,我们就不太好计算了。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
最近,我在图书馆看到一本国外的科普书《天啊,几何还能这样学》,里面就聊到如何快速手算任意角度的正弦值,以及如何根据正弦值求解角度。里面介绍的方法很新颖,也很有效果,如下图所示:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
这种方法的原理是,当角度很小时,该角度所对的圆弧与半径的比值与正弦值非常接近,误差很小。这时,计算正弦值就转换为计算圆弧与半径的比值。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
如下图所示,点A为圆心,AB、AD为圆的半径,BD是角A所对应的圆弧,BC垂直AD于C。当角A很小时,圆弧BD与线段BC的长度就非常接近。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
假设AB=R,于是sinA°=BC/ABBD/AB=BD/R。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
又因为BD=2R(A/360),于是sinA°
BD/R=
(A/360)=A
/180。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
当已知正弦值需要求角度时,A180*sinA°/
。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
从中,我们可以看出来,当角度很小时,正弦值与角度接近成正比,利用这个特征,我们就能够根据角度求解正弦值,以及根据正弦值求解角度。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
一、求sin1°~sin15°以及正弦值为0~0.259时对应的角度。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
因为sinA°BD/R=2
(A/360)=A
/180,于是:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
1、sin1°=1*/180=0.01745。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin1°=0.01745……,这时两者小数点5位以内数值都是一致的)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
2、sin2°=2*/180=0.03491。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin2°=0.03489……,这时两者小数点3位以内数值都是一致的)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
3、sin10°=10*/180=0.17453。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin10°=0.17364……,这时两者小数点2位以内数值都是一致的)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
4、sin15°=15*/180=0.26180。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin15°=0.25881……,这时两者小数点1位以内数值都是一致的,这时误差为(0.26180-0.25881)/0.25881=1.15%,这个误差还是相对比较小的,属于可接受范围。)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
于是当正弦值已知,且小于0.26时,我们就可以利用A180*sinA°/
这个公式快速求出角度,下面我举几个例子:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
5、当正弦值为0.25时,这时我们要求的角度A180*sinA°/
=180*0.25/
=14.32°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
6、当正弦值为0.2时,这时我们要求的角度A180*sinA°/
=180*0.2/
=11.46°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
7、当正弦值为0.1时,这时我们要求的角度A180*sinA°/
=180*0.1/
=5.73°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
8、当正弦值为0.08时,这时我们要求的角度A180*sinA°/
=180*0.08/
=4.58°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
二、求sin15°~sin30°以及正弦值为0.259~0.5时对应的角度。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
1、sin30°=30*/180=0.52360。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(我们知道sin30°=0.5,这时依据上述方法算出来的误差为(0.52360-0.5)/0.5=4.72%,这个误差已经很大了,是无法接受的。)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
2、这时为了降低误差,我们需要利用勾股定理求出15度角的正弦值(sin15°)。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
已知AB=AD,AC垂直于BD,角BAC=角DAC=15°,角BAE=30°,BE垂直于AD,于是BC=CD。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
因为角BAE=30°,所以BE=AB,AE=
AB,ED=AD-AE=
AB。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
在三角形BED中,。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
可计算得出:。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
于是sin15°=BC/AB==0.258819……=0.259(取3位小数)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
又sin30°=0.5,所以(sin30°-sin15°)/15=0.01608=0.016(取3位小数)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
15°~30°,我们认为角度在增加,正弦值也随之成比例增加,即角度每增加1°,正弦值随之增加0.016。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
3、于是:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
sin15°=0.259文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
sin16°=0.259+0.016=0.275文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin20°=0.259+0.016*5=0.339文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin20°=0.342……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin25°=0.259+0.016*10=0.419文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin25°=0.422……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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同样地,当正弦值已知,且处在0.259(sin15°)~0.5(sin30°)时,利用前面的结论15°~30°,我们认为角度在增加,正弦值也随之成比例增加,即角度每增加1°,正弦值随之增加0.016,我们可以根据正弦值快速求出相对应的角度:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
4、当正弦值为0.3时,这时我们要求的角度A=15+(0.3-0.259)/0.016=17.6°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
5、当正弦值为0.4时,这时我们要求的角度A=15+(0.4-0.259)/0.016=23.8°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
6、当正弦值为0.45时,这时我们要求的角度A=15+(0.45-0.259)/0.016=26.9°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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三、求sin30°~sin45°以及正弦值为0.5~0.707时对应的角度。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
1、sin30°=0.5,sin45°=(取3位小数)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
2、(sin45°-sin30°)/15=0.01608=0.0138=0.014。(取3位小数)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
3、30°~45°,我们认为角度在增加,正弦值也随之成比例增加,即角度每增加1°,正弦值随之增加0.014。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
4、于是:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
sin30°=0.5文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
sin31°=0.5+0.014=0.514文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin35°=0.5+0.014*5=0.570文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin35°=0.5735……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin40°=0.5+0.014*10=0.640文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin40°=0.6427……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin44°=0.5+0.014*14=0.696文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin44°=0.69465……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
同样地,当正弦值已知,且处在0.5(sin30°)~0.707(sin45°)时,利用前面的结论30°~45°,我们认为角度在增加,正弦值也随之成比例增加,即角度每增加1°,正弦值随之增加0.014,我们可以根据正弦值快速求出相对应的角度:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
5、当正弦值为0.6时,这时我们要求的角度A=30+(0.6-0.5)/0.014=37.1°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
6、当正弦值为0.7时,这时我们要求的角度A=30+(0.7-0.5)/0.014=44.3°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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四、求sin45°~sin90°以及正弦值为0.707~1时对应的角度。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
1、如下图,在直角三角形ABC中,角C是直角,角A+角B=90°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
2、于是 :,等式两边同时除以
。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
3、可得。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
4、于是文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
5、于是:sin46°==0.718文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin46°=0.71933……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin50°==0.768文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin50°=0.76604……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin65°==0.908文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin65°=0.90630……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin75°==0.966文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin75°=0.96592……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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sin80°==0.985文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
(查正弦表可知,sin80°=0.98480……,误差很小)文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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6、下面我们根据正弦值求解角度:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
根据前面结论:,文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
可得文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
这时,我们就能根据正弦值,快速求解出角度了:文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
7、当sinA=0.75时,得0.66,这时0.66处在0.5~0.707之间,90-A=30+(0.66-0.5)/0.014=41.4°,于是A=90-41.4=48.6°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
8、当sinA=0.8时,得0.6,这时0.6处在0.5~0.707之间,90-A=30+(0.6-0.5)/0.014=37.1°,于是A=90-37.1=52.9°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
9、当sinA=0.85时,得0.53,这时0.6处在0.5~0.707之间,90-A=30+(0.53-0.5)/0.014=32.1°,于是A=90-32.1=57.9°。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
……文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
好了,这种方法就介绍到这里了。文章源自略懂百科-http://wswcn.cn/14848.html
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