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Lesson 3.1

30° 的三角比值

Trigonometric Ratios of 30°

🔺 30°-60°-90° 特殊直角三角形

要理解 30° 的三角比值,我們需要從一個特殊的三角形開始——30°-60°-90° 直角三角形

這種三角形有一個非常優雅的性質:如果我們從一個正三角形(等邊三角形)沿高線切成兩半,就會得到兩個完全相同的 30°-60°-90° 三角形!

2 2 2 2 60° 60° 60° 2 1 √3 60° 30° 90°

圖:正三角形分割成兩個 30°-60°-90° 三角形

📐 邊長比例推導

假設正三角形的邊長為 2,當我們沿高線分割後:

  • 斜邊(原正三角形的邊)= 2
  • 短邊(底邊的一半)= 1
  • 長邊(高)= √3(由畢氏定理:√(2² - 1²) = √3)

因此,30°-60°-90° 三角形的三邊比例永遠是:

1 : √3 : 2
重要:這個比例是固定的!無論三角形多大,只要角度是 30°-60°-90°,邊長比就是 1 : √3 : 2。

🎯 30° 的三角比值

現在我們來計算 30° 角的三個基本三角比。以下圖示中,我們關注 30° 角

30° 2 √3 1 斜邊 鄰邊 對邊

📊 計算過程

1. 正弦(Sine):

sin 30° = 對邊 ÷ 斜邊 = 1 ÷ 2 = 1/2

2. 餘弦(Cosine):

cos 30° = 鄰邊 ÷ 斜邊 = √3 ÷ 2 = √3/2

3. 正切(Tangent):

tan 30° = 對邊 ÷ 鄰邊 = 1 ÷ √3 = √3/3
提示:tan 30° = 1/√3,為了避免分母有根號(有理化),我們乘以 √3/√3,得到 √3/3。

📋 30° 三角比值總整理

三角函數 精確值 小數近似值
sin 30° 1/2 0.5
cos 30° √3/2 ≈ 0.866
tan 30° √3/3 (或 1/√3) ≈ 0.577

💡 實際應用範例

範例 1:求未知邊長

有一個直角三角形,其中一個角是 30°,斜邊長度是 10 公分,求對邊長度。

解:

因為 sin 30° = 對邊 ÷ 斜邊 = 1/2
所以:對邊 = 斜邊 × sin 30° = 10 × (1/2) = 5 公分

範例 2:梯子問題

一架 6 公尺長的梯子靠在牆上,梯子與地面成 30° 角。梯子頂端距離地面多高?

解:

梯子長度 = 斜邊 = 6 公尺
高度 = 對邊 = 斜邊 × sin 30° = 6 × (1/2) = 3 公尺

🎓 記憶技巧

口訣記憶法

  • sin 30° = 1/2 → 想成「三十一半」
  • cos 30° = √3/2 → 比 sin 大一點(有根號)
  • tan 30° = √3/3 → 最小的(不到 0.6)

提示:30° 和 60° 的三角比值是互補的關係,sin 30° = cos 60°,cos 30° = sin 60°!

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