标准位置
biāo zhǔn wèi zhì
当一个角的顶点位于原点、始边沿正 x 轴方向时,这个角就处于标准位置。
Definition
当一个角的顶点位于原点、始边沿正 $x$ 轴方向时,这个角就处于标准位置,终边由此旋转而成;正角逆时针旋转,负角顺时针旋转。这种规范化的表示方式使得三角函数的单位圆定义得以成立:标准位置上的角 $\theta$ 对应单位圆上从 $(1, 0)$ 出发、长度为 $|\theta|$ 的弧,沿逆时针($\theta > 0$)或顺时针($\theta < 0$)方向行进,这把角度的度量直接与 $S^1$ 的群结构联系起来。
Example
画一个 $45^\circ$ 的角,先把顶点放在 $(0,0)$,一条边沿正 $x$ 轴方向,再把另一条边逆时针旋转 $45^\circ$;一个 $210^\circ$ 的角,其终边落在第三象限。在标准位置下,$-\pi/2$ 给出的终点是 $(0, -1)$,与 $3\pi/2$ 相同;这些同终边角清楚地表明,三角函数是由终边的位置决定的,而不是由角的大小决定的。
Key Insight
标准位置是一个共同的起点:如果每个人都以同样的方式放置角,就很容易比较和讨论它们,终边所在的象限决定了三角函数值的符号(例如,在第二象限,$\sin > 0$ 但 $\cos < 0$)。标准位置这一约定,是抽象角度值与圆上几何位置之间的坐标桥梁,是角度值构成的加法群 $(\mathbb{R}, +)$ 与模长为 $1$ 的复数构成的乘法群 $(S^1, \cdot)$ 之间的接口。