cosx减去sinx等于多少


cosx – sinx 等于多少? 这是一个看似简单,实则需要一些技巧才能解答的问题。

从数值计算角度看:

直接说 cosx - sinx 等于某个具体的数值是不可能的。原因很简单:x 是一个变量,不同的 x 值会得到不同的结果。 比如:

  • 当 x = 0 时, cos(0) – sin(0) = 1 – 0 = 1
  • 当 x = π/2 时, cos(π/2) – sin(π/2) = 0 – 1 = -1
  • 当 x = π/4 时, cos(π/4) – sin(π/4) = √2/2 – √2/2 = 0

所以,cosx - sinx 的值依赖于 x 的取值。 它本身就是一个关于 x 的表达式,而不是一个固定的数值。

从函数变换角度看:

虽然不能简化成一个数值,但是我们可以将 cosx - sinx 进行函数变换,将其转换成另一种形式,这种形式在某些情况下可能更有用。 我们可以利用三角恒等变换将其化简为振幅相位形式:

cosx - sinx = Acos(x + φ)

其中 A 是振幅, φ 是相位。

那么如何确定 Aφ 呢?

展开 Acos(x + φ) :

Acos(x + φ) = A(cosxcosφ - sinxsinφ) = Acosφcosx - Asinφsinx

要让 Acosφcosx - Asinφsinx = cosx - sinx, 我们需要满足:

  • Acosφ = 1cosx 的系数相等)
  • Asinφ = 1sinx 的系数相等)

将这两个等式平方后相加:

(Acosφ)² + (Asinφ)² = 1² + 1²

A²(cos²φ + sin²φ) = 2

因为 cos²φ + sin²φ = 1, 所以 A² = 2, 那么 A = √2 (通常取正值)。

现在,我们有:

  • √2 cosφ = 1 => cosφ = 1/√2 = √2/2
  • √2 sinφ = 1 => sinφ = 1/√2 = √2/2

同时满足 cosφ = √2/2sinφ = √2/2φπ/4 (或 45°)。

因此:

cosx - sinx = √2 cos(x + π/4)

总结:

  • cosx - sinx 的值不是一个固定的数值,而是依赖于变量 x
  • 我们可以通过三角恒等变换将其表示成 √2 cos(x + π/4) 这种形式。
  • 这种转换在解决一些三角函数问题时非常有用,例如求最大值、最小值、或者解方程等等。

示例应用:

假设我们需要求函数 f(x) = cosx - sinx 的最大值。 直接看 cosx - sinx 可能不太容易,但是如果我们将其转化为 √2 cos(x + π/4), 问题就变得简单了。

因为 cos(x + π/4) 的最大值是 1,所以 √2 cos(x + π/4) 的最大值是 √2。 因此, f(x) = cosx - sinx 的最大值是 √2

可视化:

如果我们绘制 y = cosx - sinxy = √2 cos(x + π/4) 的图像,你会发现它们完全重合,这验证了我们的转换是正确的。

综上所述,cosx - sinx 等于 √2 cos(x + π/4), 关键是理解其背后的三角恒等变换和应用。


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