同终边角
tóng zhōng biān jiǎo
同终边角是标准位置下终边相同的角,彼此相差整数圈的 $360^\circ$ 或 $2\pi$ 弧度。
Formula
\text{coterminal angles} = \theta + 360n \text{ degrees (or } \theta + 2\pi n \text{ radians) for any integer } n
Definition
同终边角是标准位置下共享同一终边的角,彼此相差一整圈或若干整圈 $360^\circ$(即 $2\pi$ 弧度)。两个角同终边当且仅当它们之差是 $2\pi$ 的整数倍,所以与 $\theta$ 同终边的角的集合是 $\{\theta + 2\pi k : k \in \mathbb{Z}\}$;严格来说,它们是 $\mathbb{R}/(2\pi\mathbb{Z})$ 中同一等价类的元素,由于所有三角函数都是以 $2\pi$ 为周期的,它们在这个商空间上是良好定义的,而这个商空间在拓扑上就是一个圆。
Example
$45^\circ$ 和 $405^\circ$ 同终边,因为 $405^\circ = 45^\circ + 360^\circ$,$-315^\circ$ 也与 $45^\circ$ 同终边。要求出 $750^\circ$ 小于 $360^\circ$ 的正同终边角:$750^\circ - 360^\circ = 390^\circ$,再 $390^\circ - 360^\circ = 30^\circ$。在复分析中,对所有整数 $k$ 都有 $e^{i\theta} = e^{i(\theta + 2\pi k)}$,这印证了指数映射 $e^{i\theta}: \mathbb{R} \to S^1$ 的核为 $2\pi\mathbb{Z}$,其基本域是 $[0, 2\pi)$,或等价地是 $(-\pi, \pi]$。
Key Insight
转一整圈会回到出发点,所以任意角加上或减去 $360^\circ$ 都落在同一位置,同终边角具有完全相同的三角值,$\sin(750^\circ) = \sin(30^\circ) = 0.5$,这只是周期性的另一种表述。商空间 $\mathbb{R}/(2\pi\mathbb{Z})$ 是"角度会绕回来"这一说法的抽象版本;同样的结构也出现在傅里叶级数以及基本群 $\pi_1(S^1) = \mathbb{Z}$ 的定义中。