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 A
和 φ
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 = 1
(cosx
的系数相等)Asinφ = 1
(sinx
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 = √2/2
和 sinφ = √2/2
的 φ
是 π/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 - sinx
和 y = √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。