Şekilde fonksiyonun grafiği gösterilmektedir. Fonksiyon grafikleri, fonksiyonların türevleri

Bu yazıda nasıl verileceğini göstereceğiz Trigonometride bir açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımları ve sayı. Burada notasyonlardan bahsedeceğiz, girdi örnekleri vereceğiz ve grafiksel çizimler vereceğiz. Sonuç olarak trigonometri ve geometrideki sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımları arasında bir paralellik kuralım.

Sayfada gezinme.

Sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantın tanımı

Sinüs, kosinüs, teğet ve kotanjant fikrinin nasıl oluştuğunu görelim. okul kursu matematik. Geometri derslerinde dik üçgende dar bir açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantının tanımı verilmektedir. Daha sonra dönme açısının ve sayısının sinüs, kosinüs, teğet ve kotanjantından bahseden trigonometri incelenir. Tüm bu tanımları sunalım, örnekler verelim ve gerekli yorumları verelim.

Dik üçgende dar açı

Geometri dersinden dik üçgendeki dar açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantının tanımlarını biliyoruz. Bir dik üçgenin kenarlarının oranı olarak verilirler. Formülasyonlarını verelim.

Tanım.

Dik üçgende dar açının sinüsü bir tutumdur karşı bacak hipotenüse.

Tanım.

Dik üçgende dar açının kosinüsü bitişik bacağın hipotenüse oranıdır.

Tanım.

Bir dik üçgende dar bir açının tanjantı– karşı tarafın bitişik tarafa oranıdır.

Tanım.

Bir dik üçgende dar açının kotanjantı- bu, bitişik tarafın karşı tarafa oranıdır.

Sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımları da burada tanıtılmıştır - sırasıyla sin, cos, tg ve ctg.

Örneğin, eğer ABC ise dik üçgen C dik açısı varsa, A dar açısının sinüsü karşı BC kenarının AB hipotenüsüne oranına eşittir, yani sin∠A=BC/AB.

Bu tanımlar, bir dik üçgenin kenarlarının bilinen uzunluklarından ve ayrıca bir akut açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant değerlerini hesaplamanıza olanak tanır. bilinen değerler Sinüs, kosinüs, tanjant, kotanjant ve kenarlardan birinin uzunluğunu kullanarak diğer kenarların uzunluklarını bulun. Örneğin, bir dik üçgende AC kenarının 3'e ve AB hipotenüsünün 7'ye eşit olduğunu bilseydik, dar açı A'nın kosinüsünün değerini tanım gereği hesaplayabilirdik: cos∠A=AC/ AB=3/7.

Dönüş açısı

Trigonometride açıya daha geniş açıdan bakmaya başlarlar - kavramı tanıtırlar dönüş açısı. Dönme açısının büyüklüğü, dar açıdan farklı olarak 0 ila 90 derece ile sınırlı değildir; derece cinsinden (ve radyan cinsinden) dönme açısı -∞'dan +∞'a kadar herhangi bir gerçek sayı ile ifade edilebilir.

Bunun ışığında, sinüs, kosinüs, teğet ve kotanjantın, dar bir açının değil, isteğe bağlı büyüklükte bir açının - dönme açısının - tanımlarını veriyorlar. Bunlar, dikdörtgen Kartezyen koordinat sisteminin başlangıcı olan O noktası etrafında bir α açısı kadar döndükten sonra sözde başlangıç noktası A(1, 0)'ın gittiği A 1 noktasının x ve y koordinatları aracılığıyla verilir. ve merkez birim çember.

Tanım.

Dönme açısının sinüsüα, A1 noktasının koordinatıdır, yani sinα=y.

Tanım.

Dönme açısının kosinüsüα'ya A 1 noktasının apsisi denir, yani cosα=x.

Tanım.

Dönme açısının tanjantıα, A1 noktasının ordinatının apsisine oranıdır, yani tanα=y/x.

Tanım.

Dönme açısının kotanjantıα, A1 noktasının apsisinin ordinatına oranıdır, yani ctgα=x/y.

Sinüs ve kosinüs herhangi bir α açısı için tanımlanır, çünkü başlangıç noktasının α açısı kadar döndürülmesiyle elde edilen noktanın apsisini ve ordinatını her zaman belirleyebiliriz. Ancak teğet ve kotanjant herhangi bir açı için tanımlanmamıştır. Başlangıç noktasının sıfır apsisli (0, 1) veya (0, −1) bir noktaya gittiği α açıları için teğet tanımlanmamıştır ve bu, 90°+180° k, k∈Z (π) açılarında meydana gelir. /2+π·k rad). Aslında bu tür dönme açılarında tgα=y/x ifadesi sıfıra bölünmeyi içerdiğinden bir anlam ifade etmemektedir. Kotanjanta gelince, başlangıç noktasının sıfır koordinatlı (1, 0) veya (−1, 0) noktaya gittiği α açıları için tanımlanmamıştır ve bu, 180° k, k ∈Z açıları için meydana gelir. (π·k rad).

Yani herhangi bir dönme açısı için sinüs ve kosinüs tanımlanır, 90°+180°k dışındaki tüm açılar için teğet tanımlanır, k∈Z (π/2+πk rad) ve 180° ·k dışındaki tüm açılar için kotanjant tanımlanır , k∈Z (π·k rad).

Tanımlar, bizim tarafımızdan zaten bilinen sin, cos, tg ve ctg tanımlarını içerir; bunlar aynı zamanda sinüs, kosinüs, teğet ve dönme açısının kotanjantını belirtmek için de kullanılır (bazen tan ve cot tanımlarını teğet ve kotanjanta karşılık gelen olarak bulabilirsiniz) . Dolayısıyla 30 derecelik bir dönme açısının sinüsü sin30° olarak yazılabilir, tg(−24°17') ve ctgα girdileri −24 derece 17 dakika dönme açısının tanjantına ve dönme açısı α'nın kotanjantına karşılık gelir. . Bir açının radyan ölçüsünü yazarken “rad” ifadesinin sıklıkla atlandığını hatırlayalım. Örneğin, üç pi rad'lık bir dönme açısının kosinüsü genellikle cos3·π olarak gösterilir.

Bu noktanın sonucu olarak, dönme açısının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantından bahsederken "dönme açısı" ifadesinin veya "dönme" kelimesinin sıklıkla atlandığını belirtmekte fayda var. Yani, "dönme açısı alfanın sinüsü" ifadesi yerine genellikle "alfa açısının sinüsü" veya daha kısası "sinüs alfa" ifadesi kullanılır. Aynı durum kosinüs, teğet ve kotanjant için de geçerlidir.

Ayrıca bir dik üçgende bir dar açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarının, 0 ila 90 derece arasındaki bir dönme açısının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant için verilen tanımlarla tutarlı olduğunu söyleyeceğiz. Bunu meşrulaştıracağız.

Sayılar

Tanım.

Bir sayının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantı sayı bu sinüse eşit t radyan cinsinden dönme açısının sırasıyla kosinüs, tanjant ve kotanjantı.

Örneğin, 8 π sayısının kosinüsü tanım gereği sayıdır. kosinüse eşit 8·π rad açısı. Ve açının kosinüsü 8 π rad bire eşit dolayısıyla 8·π sayısının kosinüsü 1'e eşittir.

Bir sayının sinüsünü, kosinüsünü, tanjantını ve kotanjantını belirlemeye yönelik başka bir yaklaşım daha vardır. Herkesin gerçek Numara t noktayla eşleştirilir birim çember başlangıçta merkezi olan dikdörtgen sistem koordinatları belirlenir ve bu noktanın koordinatları üzerinden sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant belirlenir. Buna daha detaylı bakalım.

Gerçek sayılar ile çember üzerindeki noktalar arasında nasıl bir ilişki kurulduğunu gösterelim:

0 sayısına A(1, 0) başlangıç noktası atanır;
pozitif t sayısı birim çember üzerindeki bir noktayla ilişkilidir; başlangıç noktasından itibaren daire boyunca saat yönünün tersine hareket edersek ulaşacağımız nokta ve hadi yolu yürüyelim uzunluk t;
negatif sayı t birim çemberin noktasıyla ilişkilidir; başlangıç noktasından itibaren daire boyunca saat yönünde hareket edersek ve |t| uzunluğunda bir yolda yürürsek bu noktaya ulaşacağız. .

Şimdi t sayısının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarına geçiyoruz. t sayısının A 1 (x, y) çemberi üzerindeki bir noktaya karşılık geldiğini varsayalım (örneğin &pi/2; sayısı A 1 (0, 1) noktasına karşılık gelir).

Tanım.

Sayının sinüsü t, birim çember üzerinde t sayısına karşılık gelen noktanın koordinatıdır, yani sint=y.

Tanım.

Sayının kosinüsü t'ye birim çemberin t sayısına karşılık gelen noktasının apsisi denir, yani maliyet=x.

Tanım.

Sayının tanjantı t, birim çember üzerinde t sayısına karşılık gelen bir noktanın ordinatının apsisine oranıdır, yani tgt=y/x. Başka bir eşdeğer formülasyonda, bir t sayısının tanjantı, bu sayının sinüsünün kosinüsüne oranıdır, yani tgt=sint/maliyettir.

Tanım.

Sayının kotanjantı t, apsisin birim çember üzerindeki t sayısına karşılık gelen bir noktanın ordinatına oranıdır, yani ctgt=x/y. Başka bir formülasyon şudur: t sayısının tanjantı, t sayısının kosinüsünün t sayısının sinüsüne oranıdır: ctgt=maliyet/sint.

Burada az önce verilen tanımların bu paragrafın başında verilen tanımla tutarlı olduğunu görüyoruz. Aslında birim çember üzerinde t sayısına karşılık gelen nokta, başlangıç noktasının t radyan açısı kadar döndürülmesiyle elde edilen nokta ile çakışmaktadır.

Bu noktayı yine de açıklığa kavuşturmakta fayda var. Diyelim ki sin3 girişimiz var. 3 sayısının sinüsünden mi, yoksa 3 radyanlık dönme açısının sinüsünden mi bahsettiğimizi nasıl anlayabiliriz? Bu genellikle bağlamdan açıkça anlaşılır, aksi halde muhtemelen temel bir öneme sahip değildir.

Açısal ve sayısal argümanın trigonometrik fonksiyonları

Önceki paragrafta verilen tanımlara göre, her bir dönme açısı α, cosα değerinin yanı sıra çok spesifik bir sinα değerine de karşılık gelir. Ayrıca 90°+180°k, k∈Z (π/2+πk rad) dışındaki tüm dönüş açıları tgα değerlerine, 180°k dışındaki tüm dönüş açıları ise k∈Z (πk rad ) – değerlere karşılık gelir. ctga'dan. Bu nedenle sinα, cosα, tanα ve ctgα, α açısının fonksiyonlarıdır. Başka bir deyişle bunlar açısal argümanın işlevleridir.

Benzer şekilde sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant fonksiyonlarından da bahsedebiliriz. sayısal argüman. Gerçekte, her t gerçek sayısı, maliyete ek olarak çok spesifik bir sint değerine karşılık gelir. Ek olarak, π/2+π·k, k∈Z dışındaki tüm sayılar tgt değerlerine ve π·k, k∈Z sayıları - ctgt değerlerine karşılık gelir.

Sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant fonksiyonlarına denir temel trigonometrik fonksiyonlar.

Açısal bir argümanın trigonometrik fonksiyonlarıyla mı yoksa sayısal bir argümanla mı uğraştığımız bağlamdan genellikle açıktır. Aksi halde bağımsız değişkeni açının bir ölçüsü olarak düşünebiliriz ( açı argümanı) ve sayısal bir argüman.

Ancak okulda çoğunlukla ders çalışıyorlar sayısal işlevler, yani bağımsız değişkenleri, karşılık gelen işlev değerleri gibi sayı olan işlevler. Bu nedenle eğer Hakkında konuşuyoruzözellikle işlevler hakkında, o zaman dikkate alınması tavsiye edilir trigonometrik fonksiyonlar Sayısal argümanların işlevleri.

Geometri ve trigonometri tanımları arasındaki ilişki

Dönme açısı α'nın 0 ila 90 derece arasında değiştiğini düşünürsek, trigonometri bağlamında dönme açısının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımları bir sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarıyla tamamen tutarlıdır. Geometri dersinde verilen dik üçgende dar açı. Bunu meşrulaştıralım.

Bunu dikdörtgen şeklinde gösterelim Kartezyen sistem Oksi birim çemberini koordine eder. Not başlangıç noktası A(1, 0) . Bunu 0 ila 90 derece arasında değişen bir α açısı kadar döndürelim, A 1 (x, y) noktasını elde ederiz. A 1 H dikmesini A 1 noktasından Ox eksenine bırakalım.

Bir dik üçgende A 1 OH olduğunu görmek kolaydır. açıya eşit dönme α, bu açıya bitişik OH ayağının uzunluğu A 1 noktasının apsisine eşittir, yani |OH|=x, köşenin karşısındaki A 1 H ayağının uzunluğu koordinatına eşittir A 1 noktası, yani |A 1 H|=y ve OA 1 hipotenüsünün uzunluğu birim çemberin yarıçapı olduğundan bire eşittir. Bu durumda, geometri tanımı gereği, bir A 1 OH dik üçgenindeki bir α dar açısının sinüsü, karşı kenarın hipotenüse oranına eşittir, yani sinα=|A 1 H|/|OA 1 |= y/1=y. Ve trigonometrinin tanımı gereği, dönme açısı a'nın sinüsü A1 noktasının ordinatına eşittir, yani sinα=y. Bu, bir dik üçgende bir dar açının sinüsünü belirlemenin, α 0 ila 90 derece arasında olduğunda dönme açısı α'nın sinüsünü belirlemeye eşdeğer olduğunu gösterir.

Benzer şekilde, bir a dar açısının kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarının, a dönme açısının kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarıyla tutarlı olduğu gösterilebilir.

Kaynakça.

Geometri. 7-9 sınıflar: ders kitabı genel eğitim için kurumlar / [L. S. Atanasyan, V. F. Butuzov, S. B. Kadomtsev, vb.]. - 20. baskı. M.: Eğitim, 2010. - 384 s.: hasta. - ISBN 978-5-09-023915-8.
Pogorelov A.V. Geometri: Ders Kitabı. 7-9 sınıflar için. Genel Eğitim kurumlar / A.V. Pogorelov. - 2. baskı - M.: Eğitim, 2001. - 224 s.: hasta. - ISBN 5-09-010803-X.
Cebir ve temel işlevler : öğretici 9. sınıf öğrencileri için lise/ E. S. Kochetkov, E. S. Kochetkova; Düzenleyen: Fiziksel ve Matematik Bilimleri Doktoru O. N. Golovin - 4. baskı. M.: Eğitim, 1969.
Cebir: Ders Kitabı 9. sınıf için. ortalama okul / Yu. N. Makarychev, N. G. Mindyuk, K. I. Neshkov, S. B. Suvorova; Ed. S. A. Telyakovsky. - M .: Eğitim, 1990. - 272 s.: - ISBN 5-09-002727-7.
Cebir ve analizin başlangıcı: Proc. 10-11 sınıflar için. Genel Eğitim kurumlar / A.N. Kolmogorov, A.M. Abramov, Yu.P. Dudnitsyn ve diğerleri; Ed. A. N. Kolmogorov - 14. baskı - M.: Eğitim, 2004. - 384 s.: - ISBN 5-09-013651-3.
Mordkoviç A.G. Cebir ve analizin başlangıcı. Sınıf 10. Saat 2'de Bölüm 1: öğretici. Eğitim Kurumları (profil düzeyi)/ A.G. Mordkovich, P.V. Semenov. - 4. baskı, ekleyin. - M.: Mnemosyne, 2007. - 424 s.: hasta. ISBN 978-5-346-00792-0.
Cebir ve başladı matematiksel analiz. 10. sınıf: ders kitabı. genel eğitim için kurumlar: temel ve profil. seviyeler /[Yu. M. Kolyagin, M.V. Tkacheva, N.E. Fedorova, M.I. Shabunin]; tarafından düzenlendi A. B. Zhizhchenko. - 3. baskı. - I.: Eğitim, 2010.- 368 s.: hasta.- ISBN 978-5-09-022771-1.
Bashmakov M. I. Cebir ve analizin başlangıcı: Ders kitabı. 10-11 sınıflar için. ortalama okul - 3. baskı. - M.: Eğitim, 1993. - 351 s.: hasta. - ISBN 5-09-004617-4.
Gusev V.A., Mordkovich A.G. Matematik (teknik okullara girenler için bir el kitabı): Proc. ödenek.- M.; Daha yüksek okul, 1984.-351 s., hasta.

Trigonometrik kimlikler- bunlar, bir açının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantı arasında bir ilişki kuran ve diğerlerinin bilinmesi koşuluyla bu işlevlerden herhangi birini bulmanızı sağlayan eşitliklerdir.

tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha), \enspace ctg \alpha = \frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)

tg \alpha \cdot ctg \alpha = 1

Bu kimlik, bir açının sinüsünün karesi ile bir açının kosinüsünün karesinin toplamının bire eşit olduğunu söyler; bu, pratikte, kosinüsü bilindiğinde bir açının sinüsünü hesaplamayı mümkün kılar ve bunun tersi de geçerlidir. .

Dönüştürürken trigonometrik ifadeler Bu kimlik çok sık kullanılır; bu, bir açının kosinüs ve sinüsünün karelerinin toplamının bir ile değiştirilmesine ve ayrıca değiştirme işleminin ters sırada gerçekleştirilmesine olanak tanır.

Sinüs ve kosinüs kullanarak teğet ve kotanjantı bulma

tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha),\enspace

Bu kimlikler sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant tanımlarından oluşur. Sonuçta, eğer ona bakarsanız, tanım gereği y ordinatı bir sinüstür ve apsis x bir kosinüstür. O zaman teğet orana eşit olacaktır \frac(y)(x)=\frac(\sin \alpha)(\cos \alpha) ve oran \frac(x)(y)=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)- bir kotanjant olacaktır.

Şunu da ekleyelim ki, ancak içerdikleri trigonometrik fonksiyonların anlamlı olduğu \alpha açıları için özdeşlikler geçerli olacaktır, ctg \alpha=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha).

Örneğin: tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha) farklı olan \alpha açıları için geçerlidir \frac(\pi)(2)+\pi z, A ctg \alpha=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)- \pi z dışında bir \alpha açısı için z bir tamsayıdır.

Teğet ve kotanjant arasındaki ilişki

tg \alpha \cdot ctg \alpha=1

Bu özdeşlik yalnızca farklı olan \alpha açıları için geçerlidir. \frac(\pi)(2) z. Aksi takdirde kotanjant veya tanjant belirlenmeyecektir.

Yukarıdaki noktalara dayanarak şunu elde ederiz: tg \alpha = \frac(y)(x), A ctg \alpha=\frac(x)(y). Şunu takip ediyor tg \alpha \cdot ctg \alpha = \frac(y)(x) \cdot \frac(x)(y)=1. Dolayısıyla aynı açının anlamlı olduğu tanjant ve kotanjant karşılıklı olarak ters sayılardır.

Teğet ve kosinüs, kotanjant ve sinüs arasındaki ilişkiler

tg^(2) \alpha + 1=\frac(1)(\cos^(2) \alpha)- \alfa açısı ile 1'in tanjantının karesinin toplamı, bu açının kosinüsünün ters karesine eşittir. Bu kimlik, dışındaki tüm \alpha için geçerlidir. \frac(\pi)(2)+ \pi z.

1+ctg^(2) \alpha=\frac(1)(\sin^(2)\alpha)- 1 ile \alfa açısının kotanjantının karesinin toplamı sinüsün ters karesine eşittir verilen açı. Bu kimlik \pi z'den farklı herhangi bir \alpha için geçerlidir.

Trigonometrik kimlikleri kullanan problemlerin çözümlerine örnekler

örnek 1

\sin \alpha ve tg \alpha'yı bulun, eğer \cos \alpha=-\frac12 Ve \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi ;

Çözümü göster

Çözüm

\sin \alpha ve \cos \alpha fonksiyonları aşağıdaki formülle ilişkilidir \sin^(2)\alpha + \cos^(2) \alpha = 1. Bu formülde yerine koyma \cos \alpha = -\frac12, şunu elde ederiz:

\sin^(2)\alpha + \left (-\frac12 \right)^2 = 1

Bu denklemin 2 çözümü vardır:

\sin \alpha = \pm \sqrt(1-\frac14) = \pm \frac(\sqrt 3)(2)

Koşullara göre \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi . İkinci çeyrekte sinüs pozitiftir, yani \sin \alpha = \frac(\sqrt 3)(2).

Tan \alpha'yı bulmak için formülü kullanırız tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha)

tg \alpha = \frac(\sqrt 3)(2) : \frac12 = \sqrt 3

Örnek 2

\cos \alpha ve ctg \alpha if ve'yi bulun \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi .

Çözümü göster

Çözüm

Formülde yerine koyma \sin^(2)\alpha + \cos^(2) \alpha = 1 verilen numara \sin \alpha=\frac(\sqrt3)(2), alıyoruz \left (\frac(\sqrt3)(2)\right)^(2) + \cos^(2) \alpha = 1. Bu denklemin iki çözümü var \cos \alpha = \pm \sqrt(1-\frac34)=\pm\sqrt\frac14.

Koşullara göre \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi . İkinci çeyrekte kosinüs negatiftir, yani \cos \alpha = -\sqrt\frac14=-\frac12.

Ctg \alpha'yı bulmak için formülü kullanırız ctg \alpha = \frac(\cos \alpha)(\sin \alpha). Karşılık gelen değerleri biliyoruz.

ctg \alpha = -\frac12: \frac(\sqrt3)(2) = -\frac(1)(\sqrt 3).

Sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant kavramları, matematiğin bir dalı olan trigonometrinin ana kategorileridir ve açının tanımıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Bunun mülkiyeti matematik bilimi formüllerin ve teoremlerin ezberlenmesini ve anlaşılmasını gerektirir, ayrıca gelişmiş mekansal düşünme. Bu nedenle trigonometrik hesaplamalar genellikle okul çocukları ve öğrenciler için zorluklara neden olur. Bunların üstesinden gelmek için trigonometrik fonksiyonlara ve formüllere daha aşina olmalısınız.

Trigonometride kavramlar

Anlamak temel konseptler trigonometri, öncelikle bir dik üçgenin ve bir daire içindeki açının ne olduğuna ve neden tüm temel trigonometrik hesaplamaların bunlarla ilişkili olduğuna karar vermelisiniz. Açılarından birinin ölçüsü 90 derece olan üçgen dikdörtgendir. Tarihsel olarak bu figür insanlar tarafından mimari, navigasyon, sanat ve astronomi alanlarında sıklıkla kullanılmıştır. Buna göre, insanlar bu şeklin özelliklerini inceleyerek ve analiz ederek, parametrelerinin karşılık gelen oranlarını hesaplamaya geldiler.

Dik üçgenlerle ilişkili ana kategoriler hipotenüs ve bacaklardır. Hipotenüs - üçgenin karşı tarafı dik açı. Bacaklar sırasıyla kalan iki taraftır. Herhangi bir üçgenin açılarının toplamı her zaman 180 derecedir.

Küresel trigonometri, trigonometrinin okulda incelenmeyen bir bölümüdür, ancak uygulamalı Bilimler astronomi ve jeodezi gibi bilim adamları bunu kullanıyor. Küresel trigonometride bir üçgenin özelliği, açılarının toplamının her zaman 180 dereceden büyük olmasıdır.

Bir üçgenin açıları

Bir dik üçgende bir açının sinüsü, istenilen açının karşısındaki kenarın üçgenin hipotenüsüne oranıdır. Buna göre kosinüs, bitişik kenar ile hipotenüsün oranıdır. Hipotenüs her zaman bacaktan daha uzun olduğundan, bu değerlerin her ikisinin de büyüklüğü her zaman birden küçüktür.

Bir açının tanjantı - değeri, orana eşit karşı taraf istenen açının bitişik tarafına veya sinüsten kosinüse. Kotanjant ise istenen açının bitişik tarafının karşı tarafa oranıdır. Bir açının kotanjantı, bir açının tanjant değerine bölünmesiyle de elde edilebilir.

Birim çember

Geometride birim çember, yarıçapı bire eşit olan bir çemberdir. Böyle bir daire, dairenin merkezi başlangıç noktasıyla çakışacak şekilde Kartezyen koordinat sisteminde inşa edilir ve başlangıç pozisyonu Yarıçap vektörü, X ekseninin (apsis ekseni) pozitif yönü ile belirlenir. Çember üzerindeki her noktanın iki koordinatı vardır: XX ve YY, yani apsis ve ordinat koordinatları. XX düzlemindeki daire üzerinde herhangi bir noktayı seçip apsis eksenine dik bir noktayı bırakarak, yarıçapın seçilen noktaya (C harfiyle gösterilir) oluşturduğu, X eksenine çizilen dik bir üçgen elde ederiz. (kesişme noktası G harfiyle gösterilir) ve başlangıç noktası (nokta A harfiyle gösterilir) ile kesişme noktası G arasındaki apsis ekseninin segmenti. Ortaya çıkan ACG üçgeni, bir daire içine yazılmış bir dik üçgendir, Burada AG hipotenüs, AC ve GC ise bacaklardır. AC dairesinin yarıçapı ile apsis ekseninin AG işaretli bölümü arasındaki açı α (alfa) olarak tanımlanır. Yani, çünkü α = AG/AC. AC'nin birim çemberin yarıçapı olduğu ve bire eşit olduğu dikkate alındığında cos α=AG olduğu ortaya çıkar. Benzer şekilde sin α=CG.

Ek olarak, bu verileri bilerek, çember üzerindeki C noktasının koordinatını belirleyebilirsiniz, çünkü cos α=AG ve sin α=CG, yani C noktası verilen koordinatlar(çünkü α;sin α). Teğetin sinüsün kosinüs oranına eşit olduğunu bilerek tan α = y/x ve cot α = x/y olduğunu belirleyebiliriz. Açıları negatif koordinat sisteminde dikkate alarak bazı açıların sinüs ve kosinüs değerlerinin negatif olabileceğini hesaplayabilirsiniz.

Hesaplamalar ve temel formüller

Trigonometrik fonksiyon değerleri

Trigonometrik fonksiyonların özünü birim çember üzerinden ele alarak, bu fonksiyonların değerlerini bazı açılar için türetebiliriz. Değerler aşağıdaki tabloda listelenmiştir.

En basit trigonometrik kimlikler

Trigonometrik fonksiyonun işareti altında bilinmeyen bir değer bulunan denklemlere trigonometrik denir. sin x = α, k - herhangi bir tam sayı değerine sahip kimlikler:

günah x = 0, x = πk.
2. sin x = 1, x = π/2 + 2πk.
günah x = -1, x = -π/2 + 2πk.
günah x = a, |a| > 1, çözüm yok.
günah x = a, |a| ≦ 1, x = (-1)^k * arcsin α + πk.

k'nin herhangi bir tam sayı olduğu cos x = a değerine sahip kimlikler:

çünkü x = 0, x = π/2 + πk.
çünkü x = 1, x = 2πk.
çünkü x = -1, x = π + 2πk.
çünkü x = a, |a| > 1, çözüm yok.
çünkü x = a, |a| ≦ 1, x = ±arccos α + 2πk.

k'nin herhangi bir tam sayı olduğu tg x = a değerine sahip kimlikler:

tan x = 0, x = π/2 + πk.
tan x = a, x = arktan α + πk.

ctg x = a değerine sahip kimlikler; burada k herhangi bir tamsayıdır:

bebek karyolası x = 0, x = π/2 + πk.
ctg x = a, x = arcctg α + πk.

Azaltma formülleri

Bu kategori sabit formüller formun trigonometrik işlevlerinden bir argümanın işlevlerine geçebileceğiniz, yani herhangi bir değerin açısının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantını 0'dan aralığın açısının karşılık gelen göstergelerine indirgeyebileceğiniz yöntemleri belirtir. Daha fazla hesaplama kolaylığı için 90 derece.

Bir açının sinüsüne göre fonksiyonların azaltılmasına yönelik formüller şuna benzer:

sin(900 - α) = α;
sin(900 + α) = cos α;
sin(1800 - α) = sin α;
sin(1800 + α) = -sin α;
sin(2700 - α) = -cos α;
sin(2700 + α) = -cos α;
sin(3600 - α) = -sin α;
sin(3600 + α) = sin α.

Açının kosinüsü için:

cos(900 - α) = sin α;
cos(900 + α) = -sin α;
cos(1800 - α) = -cos α;
cos(1800 + α) = -cos α;
cos(2700 - α) = -sin α;
cos(2700 + α) = sin α;
cos(3600 - α) = cos α;
cos(3600 + α) = cos α.

Yukarıdaki formüllerin kullanımı iki kurala bağlı olarak mümkündür. Birincisi, eğer açı bir değer (π/2 ± a) veya (3π/2 ± a) olarak temsil edilebiliyorsa, fonksiyonun değeri değişir:

günahtan cos'a;
çünkü günahtan günaha;
tg'den ctg'ye;
ctg'den tg'ye.

Açı (π ± a) veya (2π ± a) olarak temsil edilebiliyorsa fonksiyonun değeri değişmeden kalır.

İkinci olarak, indirgenmiş fonksiyonun işareti değişmez: başlangıçta pozitifse, öyle kalır. Negatif fonksiyonlarla aynı şey.

Toplama formülleri

Bu formüller trigonometrik fonksiyonları aracılığıyla iki dönme açısının toplamı ve farkının sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjant değerlerini ifade eder. Tipik olarak açılar α ve β olarak gösterilir.

Formüller şöyle görünür:

sin(α ± β) = sin α * cos β ± cos α * günah.
cos(α ± β) = cos α * cos β ∓ sin α * günah.
tan(α ± β) = (tg α ± tan β) / (1 ∓ tan α * tan β).
ctg(α ± β) = (-1 ± ctg α * ctg β) / (ctg α ± ctg β).

Bu formüller herhangi bir α ve β açısı için geçerlidir.

Çift ve üçlü açı formülleri

Çift ve üçlü açı trigonometrik formülleri sırasıyla 2a ve 3a açılarının fonksiyonlarını a açısının trigonometrik fonksiyonlarıyla ilişkilendiren formüllerdir. Toplama formüllerinden türetilmiştir:

sin2α = 2sinα*cosα.
cos2α = 1 - 2sin^2 α.
tan2α = 2tgα / (1 - tan^2 α).
sin3α = 3sinα - 4sin^3α.
cos3α = 4cos^3 α - 3cosα.
tg3α = (3tgα - tg^3 α) / (1-tg^2 α).

Toplamdan ürüne geçiş

2sinx*cosy = sin(x+y) + sin(x-y) olduğunu düşünürsek, bu formülü basitleştirerek sinα + sinβ = 2sin(α + β)/2 * cos(α − β)/2 özdeşliğini elde ederiz. Benzer şekilde sinα - sinβ = 2sin(α - β)/2 * cos(α + β)/2; cosα + cosβ = 2cos(α + β)/2 * cos(α − β)/2; cosα — cosβ = 2sin(α + β)/2 * sin(α − β)/2; tanα + tanβ = sin(α + β) / cosα * cosβ; tgα - tgβ = sin(α - β) / cosα * cosβ; cosα + sinα = √2sin(π/4 ∓ α) = √2cos(π/4 ± α).

Üründen toplama geçiş

Bu formüller, bir toplamın bir ürüne geçişinin kimliklerinden kaynaklanır:

sinα * sinβ = 1/2*;
cosα * cosβ = 1/2*;
sinα * cosβ = 1/2*.

Derece azaltma formülleri

Bu kimliklerde kare ve kübik derece sinüs ve kosinüs, bir çoklu açının birinci derecesinin sinüs ve kosinüsü cinsinden ifade edilebilir:

sin^2 α = (1 - cos2α)/2;
cos^2 α = (1 + cos2α)/2;
sin^3 α = (3 * sinα - sin3α)/4;
cos^3 α = (3 * cosα + cos3α)/4;
sin^4 α = (3 - 4cos2α + cos4α)/8;
cos^4 α = (3 + 4cos2α + cos4α)/8.

Evrensel ikame

Evrensel formüller trigonometrik ikame Trigonometrik fonksiyonları yarım açının tanjantı cinsinden ifade edin.

sin x = (2tgx/2) * (1 + tan^2 x/2), x = π + 2πn ile;
çünkü x = (1 - tan^2 x/2) / (1 + tan^2 x/2), burada x = π + 2πn;
tg x = (2tgx/2) / (1 - tg^2 x/2), burada x = π + 2πn;
karyola x = (1 - tg^2 x/2) / (2tgx/2), x = π + 2πn ile.

Özel durumlar

Özel protozoa vakaları trigonometrik denklemler aşağıda verilmiştir (k herhangi bir tamsayıdır).

Sinüs için bölümler:

Günah x değeri	x değeri
0	tk
1	π/2 + 2πk
-1	-π/2 + 2πk
1/2	π/6 + 2πk veya 5π/6 + 2πk
-1/2	-π/6 + 2πk veya -5π/6 + 2πk
√2/2	π/4 + 2πk veya 3π/4 + 2πk
-√2/2	-π/4 + 2πk veya -3π/4 + 2πk
√3/2	π/3 + 2πk veya 2π/3 + 2πk
-√3/2	-π/3 + 2πk veya -2π/3 + 2πk

Kosinüs için bölümler:

çünkü x değeri	x değeri
0	π/2 + 2πk
1	2πk
-1	2 + 2πk
1/2	±π/3 + 2πk
-1/2	±2π/3 + 2πk
√2/2	±π/4 + 2πk
-√2/2	±3π/4 + 2πk
√3/2	±π/6 + 2πk
-√3/2	±5π/6 + 2πk

Teğet için bölümler:

tg x değeri	x değeri
0	tk
1	π/4 + πk
-1	-π/4 + πk
√3/3	π/6 + πk
-√3/3	-π/6 + πk
√3	π/3 + πk
-√3	-π/3 + πk

Kotanjant için bölümler:

ctg x değeri	x değeri
0	π/2 + πk
1	π/4 + πk
-1	-π/4 + πk
√3	π/6 + πk
-√3	-π/3 + πk
√3/3	π/3 + πk
-√3/3	-π/3 + πk

Teoremler

Sinüs teoremi

Teoremin iki versiyonu vardır: basit ve genişletilmiş. Basit teorem sinüsler: a/sin α = b/sin β = c/sin γ. Bu durumda sırasıyla a, b, c üçgenin kenarları, α, β, γ ise karşıt açılardır.

Genişletilmiş sinüs teoremi keyfi üçgen: a/sin α = b/sin β = c/sin γ = 2R. Bu özdeşlikte R, verilen üçgenin içine yazıldığı dairenin yarıçapını belirtir.

Kosinüs teoremi

Kimlik şu şekilde görüntülenir: a^2 = b^2 + c^2 - 2*b*c*cos α. Formülde a, b, c üçgenin kenarları, α ise a kenarının karşısındaki açıdır.

Teğet teoremi

Formül, iki açının teğetleri ile karşı tarafların uzunlukları arasındaki ilişkiyi ifade eder. Kenarlar a, b, c olarak etiketlenmiştir ve karşılık gelen karşıt açılar α, β, γ'dır. Teğet teoreminin formülü: (a - b) / (a+b) = tan((α - β)/2) / tan((α + β)/2).

Kotanjant teoremi

Bir üçgenin içine yazılan bir dairenin yarıçapını kenarlarının uzunluğuna bağlar. Eğer a, b, c üçgenin kenarları ve sırasıyla A, B, C bunların karşısındaki açılar ise, r yazılı dairenin yarıçapı ve p üçgenin yarı çevresi ise, aşağıdaki kimlikler geçerlidir:

bebek karyolası A/2 = (p-a)/r;
bebek karyolası B/2 = (p-b)/r;
bebek karyolası C/2 = (p-c)/r.

Başvuru

Trigonometri - sadece teorik bilim ile ilgili matematiksel formüller. Özellikleri, teoremleri ve kuralları pratikte kullanılır farklı endüstriler insan aktivitesi- astronomi, hava ve deniz navigasyonu, müzik teorisi, jeodezi, kimya, akustik, optik, elektronik, mimari, ekonomi, makine mühendisliği, ölçüm işi, bilgisayar grafikleri, haritacılık, oşinografi ve diğerleri.

Sinüs, kosinüs, teğet ve kotanjant trigonometrinin temel kavramlarıdır; bunların yardımıyla bir üçgenin kenarlarının açıları ve uzunlukları arasındaki ilişkiler matematiksel olarak ifade edilebilir ve gerekli miktarlar kimlikler, teoremler ve kurallar aracılığıyla bulunabilir.

Basit trigonometrik denklemlerin çözümü.

Herhangi bir karmaşıklık düzeyindeki trigonometrik denklemlerin çözülmesi, sonuçta en basit trigonometrik denklemlerin çözülmesine indirgenir. Ve bunda en iyi yardımcı yine trigonometrik bir daire olduğu ortaya çıkıyor.

Kosinüs ve sinüs tanımlarını hatırlayalım.

Bir açının kosinüsü, belirli bir açı boyunca bir dönüşe karşılık gelen birim daire üzerindeki bir noktanın apsisidir (yani eksen boyunca koordinattır).

Bir açının sinüsü, belirli bir açı boyunca bir dönüşe karşılık gelen birim daire üzerindeki bir noktanın ordinatıdır (yani eksen boyunca koordinattır).

Boyunca pozitif hareket yönü trigonometrik daire Saat yönünün tersine hareket dikkate alınır. 0 derecelik (veya 0 radyan) bir dönüş, koordinatları (1;0) olan bir noktaya karşılık gelir

Bu tanımları basit trigonometrik denklemleri çözmek için kullanırız.

1. Denklemi çözün

Bu denklem, koordinatı eşit olan daire üzerindeki noktalara karşılık gelen dönme açısının tüm değerleri tarafından karşılanır.

Ordinat ekseninde ordinatı olan bir noktayı işaretleyelim:

Hadi gerçekleştirelim yatay çizgiçemberle kesişene kadar x eksenine paraleldir. Çember üzerinde uzanan ve ordinatı olan iki nokta elde ediyoruz. Bu noktalar, cinsinden dönme açılarına ve radyanlara karşılık gelir:

Radyanlarla dönme açısına karşılık gelen noktayı bırakarak etrafta dolaşırsak tam daire sonra radyan başına dönüş açısına karşılık gelen ve aynı koordinata sahip bir noktaya ulaşacağız. Yani bu dönme açısı da denklemimizi sağlıyor. Aynı noktaya dönerek istediğimiz kadar "boşta" dönüş yapabiliriz ve tüm bu açı değerleri denklemimizi karşılayacaktır. “Boşta” devirlerin sayısı (veya) harfiyle gösterilecektir. Bu devrimleri hem olumlu hem de olumsuz anlamda yapabildiğimiz için negatif yön, (veya ) herhangi bir tamsayı değerini alabilir.

Yani ilk çözüm serisi orijinal denklemşu forma sahiptir:

, , - tam sayılar kümesi (1)

Benzer şekilde, ikinci çözüm serisi şu şekildedir:

, Nerede , . (2)

Tahmin edebileceğiniz gibi, bu çözüm serisi dairenin üzerindeki dönme açısına karşılık gelen noktaya dayanmaktadır.

Bu iki çözüm serisi tek bir girişte birleştirilebilir:

Bu girişi (yani eşit) alırsak, ilk çözüm serisini elde ederiz.

Bu girdiyi (yani tek) alırsak, ikinci çözüm serisini elde ederiz.

2. Şimdi denklemi çözelim

Bu, birim çember üzerindeki bir noktanın bir açıyla döndürülerek elde edilen apsisi olduğundan, eksen üzerinde apsis bulunan noktayı işaretleriz:

Hadi gerçekleştirelim dikey çizgi daireyle kesişene kadar eksene paraleldir. Çember üzerinde uzanan ve apsisi olan iki nokta elde edeceğiz. Bu noktalar dönme açılarına ve radyanlara karşılık gelir. Saat yönünde hareket ettiğimizde şunu elde ettiğimizi hatırlayın: negatif açı rotasyon:

İki dizi çözümü yazalım:

(Ana tam daireden yani yani daireden giderek istenilen noktaya ulaşıyoruz.

Bu iki seriyi tek bir girdide birleştirelim:

3. Denklemi çözün

Teğet doğru birim çemberin OY eksenine paralel (1,0) koordinatlı noktadan geçer

Üzerinde ordinatı 1'e eşit olan bir nokta işaretleyelim (açıları 1'e eşit olan teğetini arıyoruz):

Bu noktayı bir doğru ile koordinatların orijinine bağlayalım ve doğrunun birim çember ile kesişme noktalarını işaretleyelim. Düz çizgi ile dairenin kesişme noktaları ve üzerindeki dönme açılarına karşılık gelir:

Denklemimizi sağlayan dönme açılarına karşılık gelen noktalar birbirinden radyan uzaklıkta olduğundan çözümü şu şekilde yazabiliriz:

4. Denklemi çözün

Kotanjant çizgisi birim çemberin koordinatları eksene paralel olan noktadan geçer.

Kotanjantlar doğrusu üzerinde apsis -1 olan bir noktayı işaretleyelim:

Bu noktayı doğrunun başlangıç noktasına bağlayalım ve çemberle kesişene kadar devam edelim. Bu düz çizgi, daireyi dönme açılarına ve radyanlara karşılık gelen noktalarda kesecektir: