三角函数及向量.doc

　数学中，既有大小又有方向的量叫做向量（与矢量不同，没有起点终点）（英文：vector)
　　注：在线性代数中的向量是指n个实数组成的有序数组，称为n维向量。α=（a1，a2，…，an） 称为n维向量。其中ai称为向量α的第i个分量。
　　（"a1"的"1"为a的下标，"ai"的"i"为a的下标，其他类推）
　　在C++中，也有向量。
　　向量（或矢量），最初被应用于物理学．很多物理量如力、速度、位移以及电场强

向量
度、磁感应强度等都是向量．大约公元前350年前，古希腊著名学者亚里士多德就知道了力可以表示成向量，两个力的组合作用可用著名的平行四边形法则来得到．“向量”一词来自力学、解析几何中的有向线段．最先使用有向线段表示向量的是英国大科学家牛顿．
　　从数学发展史来看，历史上很长一段时间，空间的向量结构并未被数学家们所认识，直到19世纪末20世纪初，人们才把空间的性质与向量运算联系起来，使向量成为具有一套优良运算通性的数学体系．
　　向量能够进入数学并得到发展，首先应从复数的几何表示谈起．18世纪末期，挪威测量学家威塞尔首次利用坐标平面上的点来表示复数a+bi，并利用具有几何意义的复数运算来定义向量的运算．把坐标平面上的点用向量表示出来，并把向量的几何表示用于研究几何问题与三角问题．人们逐步接受了复数，也学会了利用复数来表示和研究平面中的向量，向量就这样平静地进入了数学．
　　但复数的利用是受限制的，因为它仅能用于表示平面，若有不在同一平面上的力作用于同一物体，则需要寻找所谓三维“复数”以及相应的运算体系．19世纪中期，英国数学家哈密尔顿发明了四元数（包括数量部分和向量部分），以代表空间的向量．他的工作为向量代数和向量分析的建立奠定了基础．随后，电磁理论的发现者，英国的数学物理学家麦克思韦尔把四元数的数量部分和向量部分分开处理，从而创造了大量的向量分析．
　　三维向量分析的开创，以及同四元数的正式分裂，是英国的居伯斯和海维塞德于19世纪80年代各自独立完成的．他们提出，一个向量不过是四元数的向量部分，但不独立于任何四元数．他们引进了两种类型的乘法，即数量积和向量积．并把向量代数推广到变向量的向量微积分．从此，向量的方法被引进到分析和解析几何中来，并逐步完善，成为了一套优良的数学工具。
编辑本段表示
　　1、代数表示：一般印刷用黑体小写字母α、β、γ … 或a、b、c … 等来表示

向量表示
，手写用在a、b、c…等字母上加一箭头表示。
　　2．几何表示：向量可以用有向线段来表示。有向线段的长度表示向量的大小，箭头所指的方向表示向量的方向。（若规定线段AB的端点A为起点，B为终点，则线段就具有了从起点A到终点B的方向和长度。

向量的几何表示
这种具有方向和长度的线段叫做有向线段。）
　　3．坐标表示：
　　1) 在平面直角坐标系中，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i，j作为一组基底。a为平面直角坐标系内的任意向量，以坐标原点O为起点作向量OP=a。由平面向量基本定理知，有且只有一对实数（x，y），使得 a=向量OP=xi+yj，因此把实数对（x，y）叫做向量a的坐标，记作a=（x，y）。这就是向量a的坐标表示。其中（x，y）就是点P的坐标。向量OP称为点P的位置向量。
　　2) 在立体三维坐标系中,分别取与x轴、y轴，z轴方向相同的3个单位向量i，j, k作为一组基底。若a为该坐标系内的任意向量，以坐标原点O为起点作向量OP=a。由空间基本定理知，有且只有一组实数（x，y, z）

向量的坐标表示
，使得 a=向量OP=xi+yj+zk，因此把实数对（x，y, z）叫做向量a的坐标，记作a=（x，y, z）。这就是向量a的坐标表示。其中（x，y, z），也就是点P的坐标。向量OP称为点P的位置向量。
　　3) 当然,对于空间多维向量，可以通过类推得到,此略。
编辑本段向量简介
　　在数学中，通常用点表示位置，用射线表示方向。在平面内，从任一点出发的所有射线，可以分别用来表示平面内的各个方向。向量的表示常用一条有向线段来表示，有向线段的长度表示向量的大小，箭头所指的方向表示向量的方向。向量也可用字母a、b、c等表示，或用表示

向量机器模型
向量的有向线段的起点和终点字母表示。向量的大小，也就是向量的长度（或称模），记作|a|长度为0的向量叫做零向量，记作0．长度等于1个单位长度的向量，叫做单位向量。
　　平行向量与相等向量
　　方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。向量a、b、c平行，记作a∥b∥c。0向量长度为零，是起点与终点重合的向量，其方向不确定，数学上规定0与任一向量平行。
　　长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。向量a与b相等，记作a=b。零向量与零向量相等。任意两个相等的非零向量，都可用同一条有向线段来表示，并且与有向线段的起点无关。
　　向量空间的同构
　　在域F上的两个向量空间V与V' ，如果存在一个双射φ：V→V'并且φ(αu+bv)=αφ(u)+bφ(v),a，b∈F，u，v∈V．这样V与V' 便是同构。
　　向量线性映射
　　给两个向量空间V和W在同一个F场，设定由V到W的线性变换或“线性映射” . 这些由V到W的映射都有共同点就是它们保持总和及标量商数。这个集合包含所有由V到W的线性映像，以 L（V，W） 来描述，也是一个F场里的向量空间。当V及W被确定后，线性映射可以用矩阵来表达。同构是一对一的一张线性映射。如果在V 和W之间存在同构， 我们称这两个空间为同构；他们根本上是然后相同的。一个在F场的向量空间加上线性映像就可以构成一个范畴，即阿贝尔范畴。
　　概念化及额外结构
　　研究向量空间一般会涉及一些额外结构。额外结构如下：
　　一个实数或复数向量空间加上长度概念。就是范数称为赋范向量空间。
　　一个实数或复数向量空间加上长度和角度的概念，称为内积空间。
　　一个向量空间加上拓扑学符合运算的（加法及标量乘法是连续映射）称为拓扑向量空间。
　　一个向量空间加上双线性算子（定义为向量乘法）是个域代数。
　　子空间及基
　　一个向量空间V的一个非空子集合W在加法及标量乘法中表现密闭性，被称为V的线性子空间。给出一个向量集合B，那么包含它的最小子空间就称为它的扩张，记作span（B）。给出一个向量集合B，若它的扩张就是向量空间V， 则称B为V的生成集。一个向量空间V最大的线性独立子集，称为这个空间的基。若V=0，唯一的基是空集。对非零向量空间 V，基是 V 最小的生成集。如果一个向量空间 V 拥有一个元素个数有限的生成集，那么就称V是一个有限维空间。向量空间的所有基拥有相同基数，称为该空间的维度。例如，实数向量空间：R0，R1，R2，R3。。。，R∞，。。。中，Rn 的维度就是n。空间内的每个向量都有唯一的方法表达成基中元素的线性组合。把基中元素排列，向量便可以座标系统来呈现。
编辑本段模和数量
　　向量的大小，也就是向量的长度(或称模)。向量a的模记作|a|。
　　注：
　　1．向量的模是非负实数，是可以比较大小的。
　　2．因为方向不能比较大小，所以向量也就不能比较大小。对于向量来说“大于”和“小于”的概念是没有意义的。例如，“向量AB>向量CD”是没有意义的。
编辑本段各种向量
单位向量
　　长度为单位1的向量，叫做单位向量．与向量a同向或反向，且长度为单位1的向量，叫

单位向量
做a方向上的单位向量，记作a0，a0=a/|a|。
零向量
　　长度为0的向量叫做零向量，记作0．零向量的始点和终点重合，所以零向量没有确定的方向，或说零向量的方向是任意的。
相等向量
　　长度相等且方向相同的向量叫做相等向量．向量a与b相等，记作a=b．
　　规定：所有的零向量都相等．
　　当用有向线段表示向量时，起点可以任意选取。任意两个相等的非零向量，都可用同一条有向线段来表示，并且与有向线段的起点无关．同向且等长的有向线段都表示同一向量。
自由向量
　　始点不固定的向量，它可以任意的平行移动，而且移动后的向量仍然代

向量
表原来的向量。
　　在自由向量的意义下，相等的向量都看作是同一个向量。
　　数学中只研究自由向量。
滑动向量
　　沿着直线作用的向量称为滑动向量。
固定向量
　　作用于一点的向量称为固定向量（亦称胶着向量）。

向量
位置向量
　　对于坐标平面内的任意一点P，我们把向量OP叫做点P的位置向量，记作：向量P。
方向向量
　　直线l上的向量a以及与向量a共线的向量叫做直线l上的方向向量
相反向量
　　与a长度相等、方向相反的向量叫做a的相反向量，记作-a。有 -（-a）=a
　　零向量的相反向量仍是零向量。
平行向量
　　方向相同或相反的非零向量叫做平行（或共线）向量．向量a、b平行（共线），记作a∥b．
　　零向量长度为零，是起点与终点重合的向量，其方向不确定，我们规定：零向量与任一向量平行．
　　平行于同一直线的一组向量是共线向量。若a=(x,y)b=(m，n)。
　　a//b=>a·b=xn-ym=0
共面向量
　　平行于同一平面的三个（或多于三个）向量叫做共面向量。
　　空间中的向量有且只有以下两种位置关系：⑴共面；⑵不共面。
　　只有三个或三个以上向量才谈共面不共面。
法向量
　　直线l⊥α，取直线l的方向向量a，则向量a叫做

法向量
平面α的法向量。
编辑本段运算
　　设a=（x，y），b=(x'，y')。
1、向量的加法
　　向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。

向量的加法
OB+OA=OC。
　　a+b=(x+x'，y+y')。
　　a+0=0+a=a。
　　向量加法的运算律：
　　交换律：a+b=b+a；
　　结合律：(a+b)+c=a+(b+c)。
2、向量的减法
　　如果a、b是互为相反的向量，那么a=-b，b=-a，a+b=0. 0的反向量为0
　　AB-AC=CB. 即“共同起点，指向被

向量的减法
减”
　　a=(x,y)b=(x',y') 则a-b=(x-x',y-y').
3、数乘向量
　　实数λ和向量a的乘积是一个向量，记作λa，且∣λa∣=∣λ∣·∣a∣。
　　当λ>0时，λa与a同方向
　　当λ<0时，λa与a反方向；

向量的数乘
当λ=0时，λa=0，方向任意。
　　当a=0时，对于任意实数λ，都有λa=0。
　　注：按定义知，如果λa=0，那么λ=0或a=0。
　　实数λ叫做向量a的系数，乘数向量λa的几何意义就是将表示向量a的有向线段伸长或压缩。
　　当λ>1时，表示向量a的有向线段在原方向（λ>0）或反方向（λ<0）上伸长为原来的∣λ∣倍
　　当λ<1时，表示向量a的有向线段在原方向（λ>0）或××反方向（λ<0）上缩短为原来的∣λ∣倍。
　　数与向量的乘法满足下面的运算律
　　结合律：(λa)·b=λ(a·b)=(a·λb)。
　　向量对于数的分配律（第一分配律）：(λ+μ)a=λa+μa.
　　数对于向量的分配律（第二分配律）：λ(a+b)=λa+λb.
　　数乘向量的消去律：① 如果实数λ≠0且λa=λb，那么a=b。② 如果a≠0且λa=μa，那么λ=μ。
4、向量的数量积
　　定义：已知两个非零向量a,b。作OA=a,OB=b,则角AOB称作向量a和向量b的夹角，记作〈a,b〉并规定0≤〈a,b〉≤π
　　定义：两个向量的数量积（内积、点积）是一个数量，记作a·b。若a、b不共线，则a·b=|a|·|b|·cos〈a，b〉；若a、b共线，则a·b=+-∣a∣∣b∣。
　　向量的数量积的坐标表示：a·b=x·x'+y·y'。
　　向量的数量积的运算律
　　a·b=b·a（交换律）
　　(λa)·b=λ(a·b)(关于数乘法的结合律)
　　（a+b)·c=a·c+b·c（分配律）
　　向量的数量积的性质
　　a·a=|a|的平方。
　　a⊥b 〈=〉a·b=0。
　　|a·b|≤|a|·|b|。（该公式证明如下：|a·b|=|a|·|b|·|cosα| 因为0≤|cosα|≤1，所以|a·b|≤|a|·|b|）
　　向量的数量积与实数运算的主要不同点
　　1．向量的数量积不满足结合律，即：(a·b)·c≠a·(b·c)；例如：(a·b)^2≠a^2·b^2。
　　2．向量的数量积不满足消去律，即：由 a·b=a·c (a≠0)，推不出 b=c。
　　3．|a·b|≠|a|·|b|
　　4．由 |a|=|b| ，推不出 a=b或a=-b。
5、向量的向量积
　　定义：两个向量a和b的向量积（外积、叉积）是一个向量，记作a×b（这里并不是乘号，只是一种表示方法，与“·”不同，也可记做“∧”）。若a、b不共线，则a×b的模是：∣a×b∣=|a|·|b|·sin〈a，b〉；a×b的方向是：垂直于a和b，且a、b和a×b按这个次序构成右手系。若a、b共线，则a×b=0。
　　向量的向量积性质：
　　∣a×b∣是以a和b为边的平行四边形面积。
　　a×a=0。
　　a垂直b〈=〉a×b=|a||b|。
　　向量的向量积运算律
　　a×b=-b×a
　　（λa）×b=λ（a×b）=a×（λb）
　　a×（b+c）=a×b+a×c.
　　注：向量没有除法，“向量AB/向量CD”是没有意义的。
6、三向量的混合积
　　定义：给定空间三向量a、b、c，向量a、b的向量积a×b，再和向量c作数量积(a×b)·c，

向量的混合积
所得的数叫做三向量a、b、c的混合积，记作(a,b,c)或(abc)，即(abc)=(a,b,c)=(a×b)·c
　　混合积具有下列性质：
　　1．三个不共面向量a、b、c的混合积的绝对值等于以a、b、c为棱的平行六面体的体积V，并且当a、b、c构成右手系时混合积是正数；当a、b、c构成左手系时，混合积是负数，即(abc)=εV（当a、b、c构成右手系时ε=1；当a、b、c构成左手系时ε=-1）
　　2．上性质的推论：三向量a、b、c共面的充要条件是(abc)=0
　　3．(abc)=(bca)=(cab)=-(bac)=-(cba)=-(acb)
　　4．(a×b)·c=a·(b×c)
7、三向量的二重向量积
　　由于二重向量叉乘的计算较为复杂，于是直接给出了下列化简公式以及证明过程：

二重向量叉乘化简公式及证明
编辑本段三角形不等式
　　1、∣∣a∣-∣b∣∣≤∣a+b∣≤∣a∣+∣b∣
　　① 当且仅当a、b反向时，左边取等号
　　② 当且仅当a、b同向时，右边取等号。
　　2．∣∣a∣-∣b∣∣≤∣a-b∣≤∣a∣+∣b∣。
　　① 当且仅当a、b同向时，左边取等号
　　② 当且仅当a、b反向时，右边取等号。
编辑本段定比分点
　　定比分点公式（向量P1P=λ·向量PP2）
　　设P1、P2是直线上的两点，P是l上不同于P1、P2的任意一点。则存在一个任意实数 λ且λ不等于-1，使 向量P1P=λ·向量PP2，λ叫做点P分有向线段P1P2所成的比。
　　若P1（x1,y1)，P2(x2,y2)，P(x,y)，则有
　　OP=(OP1+λOP2)/(1+λ)；（定比分点向量公式）
　　x=(x1+λx2)/(1+λ),
　　y=(y1+λy2)/(1+λ)。（定比分点坐标公式）
　　我们把上面的式子叫做有向线段P1P2的定比分点公式
　　三点共线定理
　　若OC=λOA +μOB ,且λ+μ=1 ,则A、B、C三点共线
　　三角形重心判断式
　　在△ABC中，若GA +GB +GC=O,则G为△ABC的重心
编辑本段其他
向量共线的条件
　　若b≠0，则a//b的重要条件是存在唯一实数λ，使a=λb。
　　若设a=（x1，y1），b=（x2，y2），则有x1y2=x2y1。
　　零向量0平行于任何向量。
向量垂直的充要条件
　　a⊥b的充要条件是 a·b=0，即x1x2+y1y2=0。
　　零向量0垂直于任何向量。
　　平面向量的分解定理
　　平面向量分解定理：如果e1、e2是同一平面内的两个不平行向量，那么对于这一平面内的任一向量，有且只有一对实数λ1，λ2使a=λ1e1+λ2e2 我们把不平行向量e1、e2叫做这一平面内所有向量的一基底．
　　矩阵在三维图形学中的应用
　　矩阵在3D图形中，常用于描述图形变换，平易，旋转，放缩等。
编辑本段向量法解题
　　难点3运用向量法解题
　　平面向量是新教材改革增加的内容之一，近几年的全国使用新教材的高考试题逐渐加大了对这部分内容的考查力度，本节内容主要是帮助考生运用向量法来分析，解决一些相关问题.
　　●难点磁场
　　(★★★★★)三角形ABC中，A(5，－1)、B(－1，7)、C(1，2)，求：(1)BC边上的中线
　　AM的长；(2)∠CAB的平分线AD的长；(3)cosABC的值。
　　●案例探究
　　[例1]如图，已知平行六面体ABCD—A1B1C1D1的底面?ABCD是菱形，且∠C1CB=∠C1CD=∠BCD.
　　(1)求证：C1C⊥BD.
　　(2)当 的值为多少时，能使A1C⊥平面C1BD？请给出证明。
　　命题意图：本题主要考查考生应用向量法解决向量垂直，夹角等问题以及对立体几何图形的解读能力.
　　知识依托：解答本题的闪光点是以向量来论证立体几何中的垂直问题，这就使几何问题代数化，使繁琐的论证变得简单。
　　错解分析：本题难点是考生理不清题目中的线面位置关系和数量关系的相互转化，再就是要清楚已知条件中提供的角与向量夹角的区别与联系.
　　技巧与方法：利用a⊥b a·b=0来证明两直线垂直，只要证明两直线对应的向量的数量积为零即可。
　　(1)证明：设 =a, =b, =c,依题意，|a|=|b|， 、 、? 中两两所成夹角为θ，于是 =a－b， =c(a－b)=c·a－c·b=|c|·|a|cosθ－|c|·|b|cosθ=0,∴C1C⊥BD.
　　(2)解：若使A1C⊥平面C1BD，只须证A1C⊥BD，A1C⊥DC1，
　　由
　　=(a+b+c)·(a－c)=|a|+a·b－b·c－|c|=|a|－|c|+|b|·|a|cosθ－|b|·|c|·cosθ=0,得
　　当|a|=|c|时，A1C⊥DC1，同理可证当|a|=|c|时，A1C⊥BD，
　　∴ =1时，A1C⊥平面C1BD.
　　[例2]如图，直三棱柱ABC—A1B1C1，底面△ABC中，CA=CB=1，∠BCA=90°，AA1=2，M、N分别是A1B1、A1A的中点。
　　(1)求 的长
　　(2)求cos< >的值
　　(3)求证：A1B⊥C1M.
　　命题意图：本题主要考查考生运用向量法中的坐标运算的方法来解决立体几何问题。属
　　★★★★级题目.
　　知识依托：解答本题的闪光点是建立恰当的空间直角坐标系O－xyz,进而找到点的坐标和求出向量的坐标。
　　错解分析：本题的难点是建系后，考生不能正确找到点的坐标.
　　技巧与方法：可以先找到底面坐标面xOy内的A、B、C点坐标，然后利用向量的模及方向来找出其他的点的坐标。
　　(1)解：如图，以C为原点建立空间直角坐标系O－xyz.
　　依题意得：B(0，1，0)，N(1，0，1)
　　∴| |= .
　　(2)解：依题意得：A1(1，0，2)，C(0，0，0)，B1(0，1，2).
　　∴ = =(0，1，2)
　　=1×0+(－1)×1+2×2=3
　　| |=
　　(3)证明：依题意得：C1(0，0，2)，M( )
　　∴
　　∴A1B⊥C1M.
　　●锦囊妙计
　　1.解决关于向量问题时，一要善于运用向量的平移、伸缩、合成、分解等变换，正确地进行向量的各种运算，加深对向量的本质的认识。二是向量的坐标运算体现了数与形互相转化和密切结合的思想.
　　2.向量的数量积常用于有关向量相等，两向量垂直、射影、夹角等问题中。常用向量的直角坐标运算来证明向量的垂直和平行问题；利用向量的夹角公式和距离公式求解空间两条直线的夹角和两点间距离的问题.
　　3.用空间向量解决立体几何问题一般可按以下过程进行思考：
　　(1)要解决的问题可用什么向量知识来解决？需要用到哪些向量？
　　(2)所需要的向量是否已知？若未知，是否可用已知条件转化成的向量直接表示？
　　(3)所需要的向量若不能直接用已知条件转化成的向量表示，则它们分别最易用哪个未知向量表示？这些未知向量与由已知条件转化的向量有何关系？
　　(4)怎样对已经表示出来的所需向量进行运算，才能得到需要的结论？

“三角学”，英文Trigonometry，法文Trigonometrie，德文Trigonometrie，都来自拉丁文 Trigonometria。现代三角学一词最初见于希腊文。最先使用Trigonometry这个词的是皮蒂斯楚斯( Bartholomeo Pitiscus,1516-1613)，他在1595年出版一本著作《三角学：解三角学的简明处理》，创造了这个新词。它是由τριγωυου(三角学)及μετρει υ(测量)两字构成的，原意为三角形的测量，或者说解三角形。古希腊文里没有这个字，原因是当时三角学还没有形成一门独立的科学，而是依附于天文学。因此解三角形构成了古代三角学的实用基础。
　　早期的解三角形是因天文观测的需要而引起的。还在很早的时候，由于垦殖和畜牧的需要，人们就开始作长途迁移；后来，贸易的发展和求知的欲望，又推动他们去长途旅行。在当时，这种迁移和旅行是一种冒险的行动。人们穿越无边无际、荒无人烟的草地和原始森林，或者经水路沿着海岸线作长途航行，无论是那种方式，都首先要明确方向。那时，人们白天拿太阳作路标，夜里则以星星为指路灯。太阳和星星给长期跋山涉水的商队指出了正确的道路，也给那些沿着遥远的异域海岸航行的人指出了正确方向。
　　就这样，最初的以太阳和星星为目标的天文观测，以及为这种观测服务的原始的三角测量就应运而生了。因此可以说，三角学是紧密地同天文学相联系而迈出自己发展史的第一步的。
三角学问题的提出

三角函数
三角学理论的基础，是对三角形各元素之间相依关系的认识。一般认为，这一认识最早是由希腊天文学家获得的。当时，希腊天文学家为了正确地测量天体的位置。研究天体的运行轨道，力求把天文学发展成为一门以精确的观测和正确的计算为基础之具有定量分析的科学。他们给自己提出的第一个任务是解直角三角形，因为进行天文观测时，人与星球以及大地的位置关系，通常是以直角三角形边角之间的关系反映出来的。在很早以前，希腊天文学家从天文观测的经验中获得了这样一个认识：星球距地面的高度是可以通过人观测星球时所采用的角度来反映的(如图一)；角度(∠ABC)越大，星球距地面(AC)就越高。然而，星球的高度与人观测的角度之间在数量上究竟怎么样呢？能不能把各种不同的角度所反映的星球的高度都一一算出来呢?这就是天文学向数学提出的第一个课题－制造弦表。所谓弦表，就是在保持AB不变的情况下可以供查阅的表 (如图二)，AC的长度与∠ABC的大小之间的对应关系。
独立三角学的产生
　　虽然后期的阿拉伯数学家已经开始对三角学进行专门的整理和研究，他们的工作也可以算作是使三角学从天文学中独立出来的表现，但是严格地说，他们并没有创立起一门独立的三角学。真正把三角学作为数学的一个独立学科加以系统叙述的，是德国数学家雷基奥蒙坦纳斯。
　　雷基奥蒙坦纳斯是十五世纪最有声望的德国数学家约翰·谬勒的笔名。他生于哥尼斯堡，年轻时就积极从事欧洲文艺复兴时期作品的收集和翻译工作，并热心出版古希腊和阿拉伯著作。因此对阿拉伯数学家们在三角方面的工作比较了解。

三角函数
1464年，他以雷基奥蒙坦纳斯的名字发表了《论各种三角形》。在书中，他把以往散见在各种书上的三角学知识，系统地综合了起来，成了三角学在数学上的一个分支。
现代三角学的确认
　　直到十八世纪，所有的三角量：正弦、余弦、正切、余切、正割和余割，都始终被认为是已知圆内与同一条弧有关的某些线段，即三角学是以几何的面貌表现出来的，这也可以说是三角学的古典面貌。三角学的现代特征，是把三角量看作为函数，即看作为是一种与角相对应的函数值。这方面的工作是由欧拉作出的。1748年，尤拉发表著名的《无穷小分析引论》一书，指出：”三角函数是一种函数线与圆半径的比值”。具体地说，任意一个角的三角函数，都可以认为是以这个角的顶点为圆心，以某定长为半径作圆，由角的一边与圆周的交点P向另一边作垂线PM后，所得的线段OP、OM、MP(即函数线)相互之间所取的比值(如图八)，sinα=MP/OP，cosα=OM/OP，tanα= MP/OM等。若令半径为单位长，那么所有的六个三角函数又可大为简化。
　　尤拉的这个定义是极其科学的，它使三角学从静态地只是研究三角形解法的狭隘天地中解脱了出来，使它有可能去反映运动和变化的过程，从而使三角学成为一门具有现代特征的分析性学科。正如欧拉所说，引进三角函数以后，原来意义下的正弦等三角量，都可以脱离几何图形去进行自由的运算。一切三角关系式也将很容易地从三角函数的定义出发直接得出。这样，就使得从希帕克起许多数学家为之奋斗而得出的三角关系式，有了坚实的理论依据，而且大大地丰富了。严格地说，这时才是三角学的真正确立。
“正弦”的由来
　　公元五世纪到十二世纪，印度数学家对三角学作出了较大的贡献。尽管当时三角学仍然还是天文学的一个计算工具，是一个附属品，但是三角学的内容却由于印度数学家的努力而大大的丰富了。
　　三角学中”正弦”和”余弦”的概念就是由印度数学家首先引进的，他们还造出了比托勒密更精确的正弦表。

三角函数
我们已知道，托勒密和希帕克造出的弦表是圆的全弦表，它是把圆弧同弧所夹的弦对应起来的。印度数学家不同，他们把半弦(AC)与全弦所对弧的一半(AD)相对应，即将AC与∠AOC对应(如图五 )，这样，他们造出的就不再是”全弦表”，而是”正弦表”了。
　　印度人称连结弧(AB)的两端的弦(AB)为”吉瓦”，是弓弦的意思；称AB的一半(AC) 为”阿尔哈吉瓦”。后来”吉瓦”这个词译成阿拉伯文时被误解为”弯曲”、”凹处”，阿拉伯语是 ”dschaib”。十二世纪，阿拉伯文被转译成拉丁文，这个字被意译成了”sinus”。
　　三角学输入我国，开始于明崇祯4年(1631年)，这一年，邓玉函、汤若望和徐光启合编《大测》，作为历书的一部份呈献给朝廷，这是我国第一部编译的三角学。在《大测》中，首先将sinus译为”正半弦”，简称”正弦”，这就成了正弦一词的由来。
“弦表”问世
　　根据现在的认识，弦表的制作似应该是由一系列不同的角出发，去作一系列直角三角形，然后一一量出AC，A’C’，A’’C’’…之间的距离。然而，第一张弦表制作者希腊文学家希帕克 (Hipparchus，约前180~前125)不是这样作，他采用的是在同一个固定的圆内，去计算给定度数的圆弧AB所对应的弦AB的长(如图三)。这就是说，希帕克是靠计算，而不是靠工具量出弦长来制表的，这正是他的卓越之处。希帕克的原著早已失传，现在我们所知关于希帕克在三角学上的成就，是从公元二世纪希腊著名天文学家托勒密的遗著《天文集》中得到的。虽然托勒密说他的这些成就出自希帕克，但事实上不少是他自己的创造。
　　据托勒密书中记载，为了度量圆弧与弦长，他们采用了巴比伦人的60进位法。把圆周360等分，把它的半径60等分，在圆周和半径的每一等分中再等分60份，每一小份又等分为60份，这样就得出了托勒密所谓的第一小份和第二小份。很久以后，罗马人把它们分别取名为”partes minutae primae”和”partes minutae secundae”；后来，这两个名字演变为”minute”和”second”，成为现在角和时间的度 量上”分”和”秒”这两个单位得起源。
　　建立了半径与圆周的度量单位以后，希帕克和托勒密先着手计算一些特殊圆弧所对应的弦长。比如 60o弧(1/6圆周长)所对的弦长，正好是内接正六边形的边长，它与半径相等，因此得出60o弧对应的弦值是60个半径单位(半径长的1/60为一个单位)；用同样的方法，可以算出120o弧、90o弧以及72o弧所对应的弦值(如图四)。有了这些弧所对应的弦值，接着就利用现在所称的”托勒密定理”，来推算两条已知所对弦长的弧的”和”与”差”所对的弦长，以及由一条弧所对的弦长来计算这条弧的一半所对的弦长。正是基于这样一种几何上的推算。他们终于造出了世界上第一张弦表。
补充：60进制
　　60进制以度为单位，将圆周分成360等份，每一份所对的圆心角叫做1度，1度有60分，1分60秒。在时间上,1小时有60分，1分60秒。这种60进制起源于巴比伦是1854年由欣克斯(Edward Hincks，1792-1866) 研究泥板上的楔形文字所发现的,这些泥板是公元前2300-1600年的遗物。Edward Hincks 是爱尔兰人，以解读埃及的象形文字及巴比伦的楔形文字著称于世。
　　巴比伦人为什么用60作为进位的基数呢？这是很有趣的问题，引起后人的种种猜测。以下我就列举几个有趣的例子。
　　(1)数学史家M.康托尔(Moritz Benedikt Cantor,1829-1920)曾认为他们最初以360天为一年。将圆周分为360度，太阳就每天行一度。又圆内恰好可以连续作6条等于半径长的弦,每一条弦所对的长是60度，基数60或者由此而来。但根据考证,巴比伦人很早就知道太阳年是365日，太阴年(12个月)是354或355日,因此这种假说很难成立。康托尔后来也放弃了这种说法。
　　(2)60这个数字的选择是因为它是许多简单数字2，3，4，5，6，10，12，……的倍数，从而它的1/2，1/3，1/4， 1/5，……都是整数,用起来比较方便。这种想法早在希腊时代的赛翁就已指出，近年来又有 勒夫勒等人提倡。然而有人认为这是违反历史事实的,因为记数制度不可能由某些学者为了”科学目的”自由创造出来，而是悠久历史发展的结果。
　　(3)克维奇(G.Kewitsch)在1904年提出,当时两河流域有两个民族，1个用10进制，一个用6进制。两种制度混合调和就形成60进制。10进制是容易理解的，因为人们用10个指头来计算,而6进制是用一只手来计算，5个指头表示1至5，握拳表示6，6以上，就要进位了。其实有几种意见认为是和指算有关。用手指计算的确在某些地区和年代流行过,甚至在近代也是如此。像我国也有”掐指一算”的说法。
　　总之，对于基数60的起源,至今还没有一致公认的看法。中国在殷商时代(公元前16-11世纪),就开始用干支纪日、纪年，从甲子起，60一个循环,周而复始，叫做六十花甲子。可以说和巴比伦异曲同工,不过没有发展为进位值。
*希伯诸斯据说曾编著了第一个三角函数表，这个成就使他赢得了“三角学之父”的称谓。
定名法则
　　　90°的奇数倍+α的三角函数，其绝对值与α三角函数的绝对值互为余函数。90°的偶数倍+α的三角函数与α的三角函数绝对值相同。也就是“奇余偶同，奇变偶不变”
　　定号法则
　　将α看做锐角（注意是“看做”），按所得的角的象限，取三角函数的符号。也就是“象限定号，符号看象限”。（或为“奇变偶不变，符号看象限”　
　　2在Kπ/中如果K为奇数时函数名不变，若为偶数时函数名变为相反的函数名。正负号看原函数中α所在象限的正负号。关于正负号有可口诀；一全正二正弦，三正切四余弦，即第一象限全部为正，第二象限角正弦为正，第三为正切、余切为正，第四象限余弦为正。）还可简记为：sin上cos右tan对角，即sin的正值都在x轴上方，cos的正值都在y轴右方，tan的正值斜着。
　　比如：90°+α。定名：90°是90°的奇数倍，所以应取余函数；定号：将α看做锐角，那么90°+α是第二象限角，第二象限角的正弦为正，余弦为负。所以sin(90°+α)=cosα , cos(90°+α)=-sinα 这个非常神奇，屡试不爽~
　　还有一个口诀“纵变横不变，符号看象限”，例如：sin(90°+α)，90°的终边在纵轴上，所以函数名变为相反的函数名，即cos，将α看做锐角，那么90°+α是第二象限角，第二象限角的正弦为正，所以sin(90°+α)=cosα
三角函数对称轴与对称中心
　　y=sinx 对称轴：x=kπ+π/2（k∈z) 对称中心：(kπ，0）（k∈z)
　　y=cosx 对称轴：x=kπ（k∈z) 对称中心：（kπ+π/2，0）(k∈z)
　　y=tanx 对称轴：无 对称中心：（kπ，0）(k∈z)
两角和与差的三角函数
　　cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβ
　　cos(α-β)=cosα·cosβ+sinα·sinβ
　　sin(α±β)=sinα·cosβ±cosα·sinβ
　　tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanα·tanβ)
　　tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ)
和差化积公式
　　sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
　　sinα-sinβ=2cos[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
　　cosα+cosβ=2cos[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
　　cosα-cosβ=-2sin[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
积化和差公式
　　sinα·cosβ=(1/2)[sin(α+β)+sin(α-β)]
　　cosα·sinβ=(1/2)[sin(α+β)-sin(α-β)]
　　cosα·cosβ=(1/2)[cos(α+β)+cos(α-β)]
　　sinα·sinβ=-(1/2)[cos(α+β)-cos(α-β)]
倍角公式
　　sin(2α)=2sinα·cosα=2/(tanα+cotα)
　　cos(2α)=cos^2;α-sin^2;α=2cos^2;α-1=1-2sin^2;α　
　　tan(2α)=2tanα/(1-tan^2;α)
　　cot(2α)=(cot^2;α-1)/(2cotα)
　　sec(2α)=sec^2;α/(1-tan^2;α)
　　csc(2α)=1/2*secα·cscα
三倍角公式
　　sin(3α) = 3sinα-4sin^3;α = 4sinα·sin(60°+α)sin(60°-α)
　　cos(3α) = 4cos^3;α-3cosα = 4cosα·cos(60°+α)cos(60°-α)
　　tan(3α) = (3tanα-tan^3;α)/(1-3tan^2;α) = tanαtan(π/3+α