Matematyka dla liceum/Trygonometria

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Spis treści

[edytuj] Funkcje trygonometryczne

[edytuj] Funkcje trygonometryczne kąta ostrego

Funkcje trygonometryczne są głównymi pojęciami trygonometrii. Istnieje sześć funkcji trygonometrycznych:

  • sinus (czyt. sinus), symbol: sin
  • cosinus (czyt. kosinus), symbol: cos
  • tangens (czyt. tangens), symbol: tg, tan
  • cotangens (czyt. kotangens), symbol: ctg, cot, ctn
  • secans (czyt. sekans), symbol: sec,
  • cosecans (czyt. kosekans), symbol: cosec, csc

Argumentami funkcji trygonometrycznych mogą być:

  • kąt skierowany
  • liczba rzeczywista
Definicja
DEFINICJA

funkcji trygonometrycznych dla kąta ostrego w trójkącie prostokątnym.

Trojkat prostokatny.png

Sinusem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta \alpha do przeciwprostokątnej

\sin\alpha = {a \over c}

Cosinusem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przyprostokątnej leżącej przy kącie \alpha do przeciwprostokątnej

\cos\alpha = {b \over c}

Tangensem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta \alpha do przyprostokątnej leżącej przy kącie \alpha

tg\alpha = {a \over b}

Cotangensem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przyprostokątnej leżącej przy kącie \alpha do przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta \alpha

ctg\alpha = {b \over a}     lub    ctg\alpha = {1 \over tg\alpha}

Secansem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przeciwprostokątnej do przyprostokątnej leżącej przy kącie \alpha

\sec\alpha = {c \over b}     lub     \sec\alpha = { 1 \over \cos\alpha}

Cosecansem kąta ostrego \alpha nazywamy stosunek przeciwprostokątnej do przyprostokątnej leżącej na przeciw kąta \alpha

\csc\alpha = {c \over a}     lub     \csc\alpha = {1 \over \sin\alpha}

[edytuj] Miara łukowa kąta

Narysujmy okrąg o promieniu r, a na nim zaznaczmy łuk L, dla którego kąt środkowy oparty o ten łuk będzie wynosił  60^\circ . Znajdźmy wzór na długość tego łuku.

Intuicyjnie długość łuku do obwodu okręgu jest równa mierze kąta w stopniach do  360^\circ :

 \frac{L}{\mbox{Ob}}=\frac{60^\circ}{360^\circ}

ponieważ  \mbox{Ob}=2\pi r , otrzymujemy:

 \frac{L}{2\pi r}=\frac{60^\circ}{360^\circ}

zatem:

 L=\frac{2\pi \cdot 60^\circ r}{360^\circ}=\left(\frac{2\pi \cdot 60^\circ}{360^\circ}\right) r

Jak łatwo zauważyć wartość  \left(\frac{2\pi 60^\circ}{360^\circ}\right) nie zależy od promienia naszego okręgu, tylko od kąta, który tworzy nasz łuk. Wartość ta nazywana jest miarą łukową kąta dla kąta  60^\circ . W ogólności wzór na długość łuku wyznaczonego przez kąt  \varphi_\circ (wyznaczonego w stopniach) przybierze postać:

 L=\left(\frac{2\pi \varphi_\circ}{360^\circ}\right) r=\left(\frac{\pi \varphi_\circ}{180^\circ}\right) r

Tak jak długość nie musi wyrażać się w metrach, tak też kąt nie musi wyrażać się w stopniach. Możemy wykorzystać inną jednostkę kąta, jakim jest radian. Wtedy wartość kąta jest wyrażana w tzw. mierze łukowej. Załóżmy, że kąt  \varphi_\circ jest wyrażony w stopniach,  \varphi w radianach, wówczas wartości tych kątów wiąże zależność:

 \varphi=\frac{\pi \varphi_\circ}{180^\circ}

Jednostką miary łukowej jest radian, który w skrócie zapisywany jest przez rad. Często przy podawaniu kąta wyrażonego w mierze łukowej pomija się jednostkę np. zamiast  \frac{\pi}{2}\mbox{ rad} pisze się po prostu  \frac{\pi}{2} .

Radian definition.png

Powróćmy znowu do wzoru na długość łuku L, tym razem jednak załóżmy, że kąt na którym jest oparty łuk jest wyrażony w radianach i wynosi  \alpha . Wówczas wykorzystując zależność  \alpha=\frac{\pi \cdot \alpha_\circ}{180^\circ} otrzymujemy zależność:

 L=\frac{\pi \cdot \alpha_\circ}{180^\circ} r=\alpha r

dzieląc obustronnie przez r otrzymujemy:

 \frac{L}{r}=\alpha
Definicja
DEFINICJA

Miarą łukową kąta nazywamy stosunek długości łuku do długości promienia. Jest ona równa kątowi \alpha, który wyznacza ten łuk:

 \alpha=\frac{L}{r}

Jednostką miary łukowej jest radian.

Ten drugi wzór jest o wiele łatwiejszy do zapamiętania.

Zauważmy, że miara kąta pełnego wyrażonego w stopniach wynosi  360^\circ , a w radianach  \frac{\pi \cdot 360^\circ}{180^\circ}\mbox{ rad}=2\pi\mbox{ rad}. Zatem:

  •  2\pi\mbox{ rad}=360^\circ
  •  \pi\mbox{ rad}=180^\circ
  •  \frac{\pi}{2}\mbox{ rad}=90^\circ
  •  \frac{\pi}{3}\mbox{ rad}=60^\circ
  •  \frac{\pi}{4}\mbox{ rad}=45^\circ
  •  \frac{\pi}{6}\mbox{ rad}=30^\circ

Aby zamienić stopnie na radiany możemy wykorzystać wcześniej wzór:

 \mbox{radiany}=\frac{\mbox{stopnie} \cdot \pi}{180^\circ}

(który był przedstawiony wcześniej, lecz w nieco innej postaci).

Odwrotnie, aby zamienić radiany na stopnie wykorzystujemy wzór:

 \mbox{stopnie}=\frac{\mbox{radiany} \cdot 180^\circ}{\pi}

Możemy go otrzymać przekształcając poprzedni wzór.

Przykład 1 Zamieńmy miarę stopniową na miarę łukową

a)  30^\circ
b)  45^\circ
c)  150^\circ

Wówczas możemy to zrobić na dwa sposoby:

a) I sposób za pomocą proporcji:
 2\pi -  360^\circ
 x -  30^\circ
czyli:
 \frac{2\pi}{x}=\frac{360^\circ}{30^\circ}
 x=\frac{2\pi \cdot 30^\circ}{360^\circ}
 x=\frac{\pi}{6}
II sposób, wykorzystując wzór:
 x=\frac{30^\circ \pi}{180^\circ}
 x=\frac{\pi}{6}
b)  x=\frac{45^\circ \pi}{180^\circ}=\frac{\pi}{4}
c)  x=\frac{150^\circ \pi}{180^\circ}=\frac{5\pi}{6}

Przykład 2 Zamieńmy miarę łukową na miarę stopniową

a)  \frac{\pi}{10}
b)  \frac{2\pi}{3}
b)  \frac{9\pi}{5}

Podobnie jak w poprzednim przykładzie, możemy to zrobić na dwa sposoby:

a) I sposób za pomocą proporcji:
 2\pi -  360^\circ
 \frac{\pi}{10} -  x
zatem:
 \frac{2\pi}{\frac{\pi}{10}}=\frac{360^\circ}{x}
 20=\frac{360^\circ}{x}
 20x=360^\circ
 x=18^\circ
II sposób, wykorzystując wzór:
 x=\frac{\frac{\pi}{10} \cdot 180^\circ}{\pi}=18^\circ
b)  x=\frac{\frac{2\pi}{3} \cdot 180^\circ}{\pi}=120^\circ
c)  x=\frac{\frac{9\pi}{5} \cdot 180^\circ}{\pi}=36^\circ \cdot 9=324^\circ


[edytuj] Funkcje trygonometryczne kąta dowolnego

[edytuj] Miara kąta skierowanego na płaszczyźnie zorientowanej

Definicja
DEFINICJA

Kąt skierowany - jest to uporządkowana para półprostych o wspólnym początku; pierwsza półprosta - ramię początkowe, druga półprosta - ramię końcowe.

Przykład kąta skierowanego

Positive angle; alfa; blue-red.svg

Ramieniem początkowym kąta  \alpha jest półprosta wyróżniona na niebiesko, a ramieniem końcowym półprosta koloru czerwonego.

Definicja
DEFINICJA

Płaszczyzna zorientowana - jest to taka płaszczyzna na której określono bieg dodatni dla każdego okręgu.

XOY plus.png
XOY minus.png
Przykład płaszczyzna zorientowana 1: Układ współrzędnych zorientowany dodatnio.
Przykład płaszczyzna zorientowana 2: Układ współrzędnych zorientowany ujemnie.

Kątowi skierowanemu  \overrightarrow {AOB} na płaszczyźnie zorientowanej przyporządkowujemy ten kąt nieskierowany AOB (wypukły lub wklęsły) w którym leży łuk o początku w punkcie L i końcu w punkcie K, mający zwrot dodatni.

Kat skier AOB LK.png Kat skier AOB LK va.png

[edytuj] Funkcje trygonometryczne kąta skierowanego

Definicja
DEFINICJA

{{{1}}}

Przykład 1.

Kąt w położeniu standardowym, P(3,1).png

Niech ramię początkowe kąta \alpha pokrywa się z dodatnią półosią OX, a ramię końcowe przechodzi przez punkt  P(3,1) . Wyznaczmy wartości funkcji sinus, cosinus, tangens i cotangens dla tego kąta. Ponieważ wartości funkcji trygonometrycznych nie zależą od wyboru punktu należącego do końcowego ramienia kąta, zatem możemy wykorzystać do tego współrzędne punktu P(3,1):

  •  \sin\alpha={y \over r}={1 \over \sqrt{1^2+3^2}}={1 \over \sqrt{10}}={\sqrt{10} \over 10}
  •  \cos\alpha={x \over r}={3 \over \sqrt{1^2+3^2}}={3 \over \sqrt{10}}={3\sqrt{10} \over 10}
  •  tg \alpha={y \over x}={1 \over 3}
  •  ctg \alpha={x \over y}={3 \over 1}=3

Mówimy, że kąt jest w położeniu standardowym, jeśli kąt został umieszczony tak w układzie współrzędnych, że jego ramię początkowe pokrywa się z dodatnią osią OX.

Przykład 2.

Kąt w położeniu standardowym, P(-3,4).png

Kąt  \alpha znajduje się w położeniu standardowym. Końcowe ramię przechodzi przez punkt  P(-3,4) . Wyznaczmy  \sin \alpha ,  \cos \alpha ,  tg \alpha ,  ctg \alpha .

  •  \sin\alpha={4 \over \sqrt{(-3)^2+4^2}}={4 \over \sqrt{25}}={4 \over 5}
  •  \cos\alpha={-3 \over \sqrt{(-3)^2+4^2}}={-3 \over \sqrt{25}}=-{3 \over 5}
  •  tg \alpha={4 \over -3}=-{4 \over 3}
  •  ctg \alpha={-3 \over 4}=-{3 \over 4}

Przykład 3.

Kąt w położeniu standardowym, P(-2,-4).png

Kąt  \alpha znajduje się w położeniu standardowym. Końcowe ramię przechodzi przez punkt  P(-2,-4) . Obliczmy  \sin \alpha ,  \cos \alpha ,  tg \alpha ,  ctg \alpha .

  •  \sin\alpha={-4 \over \sqrt{(-2)^2+(-4)^2}}=-{2 \sqrt{5} \over 5}
  •  \cos\alpha={-2 \over \sqrt{(-2)^2+(-4)^2}}=-{\sqrt{5} \over 5}
  •  tg \alpha={-4 \over -2}=2
  •  ctg \alpha={-2 \over -4}={1 \over 2}


[edytuj] Własności funkcji trygonometrycznych

[edytuj] Znak funkcji trygonometrycznej

Funkcja I II III IV
 sin\alpha + + - -
 cos\alpha + - - +
 tg\alpha + - + -
 ctg\alpha + - + -
Ciekawostka
Czy wiesz, że...

Powyższe znaki funkcji trygonometrycznych można nauczyć się stosując prosty wierszyk: "W pierwszej ćwiartce wszystkie są dodatnie, w drugiej tylko sinus, w trzeciej tangens i cotangens, a w czwartej cosinus". (inna wersja pierwszego zdania: W pierwszej ćwiartce same plusy, ...)

[edytuj] Parzystość i nieparzystość

Funkcja  \cos\alpha jest parzysta, czyli zachodzi:

 \cos\alpha=\cos(-\alpha)

Natomiast funkcje  \sin\alpha ,  tg\alpha i  ctg\alpha są nieparzyste, czyli:

 -\sin\alpha=\sin(-\alpha)
 -tg\alpha=tg(-\alpha)
 -ctg\alpha=ctg(-\alpha)

[edytuj] Okresowość

Dla funkcji trygonometrycznych  \sin\alpha ,  \cos\alpha ,  tg\alpha ,  ctg\alpha , gdzie  \alpha jest dowolnym kątem, a k dowolną liczbą całkowitą, zachodzi:

 sin(k \cdot 360^\circ + \alpha)=\sin\alpha
 cos(k \cdot 360^\circ + \alpha)=\cos\alpha
 tg(k \cdot 180^\circ + \alpha)=tg\alpha
 ctg(k \cdot 180^\circ + \alpha)=ctg\alpha

[edytuj] Związki pomiędzy funkcjami trygonometrycznymi

  •  \sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\
  •  tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}
  •  ctg\alpha=\frac{\cos\alpha}{\sin\alpha}
  •  tg\alpha \cdot ctg\alpha=1


[edytuj] Wykresy funkcji trygonometrycznych

Wykres funkcji sinus nazywa się sinusoidą, funkcji cosinus cosinusoidą, funkcji tangens tangensoidą, a funkcji cotangens cotangensoidą.

Na podstawie wykresu poszczególnych funkcji trygonometrycznych można oszacować cechy tej funkcji:

Wykres sin w radianach.png

Sinusoida

  •   D_f=\mathbb{R}
  •  ZW_f= [-1; 1] \,
  •  T = 2\pi\
  •  f(x) = 0 dla  x = k\pi\ gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • nieparzystość
  • okresowość


Wykres cos w radianach.png

Cosinusoida

  •   D_f=\mathbb{R}
  •  ZW_f= [-1; 1] \,
  •  T = 2\pi\
  •  f(x) = 0 dla  x = \frac{\pi}{2}+k\pi gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • parzystość
  • okresowość

Wykres tan w radianach.png

Tangensoida

  •   D_f= \mathbb{R} \backslash \{ \frac{\pi}{2} + k \pi \} gdzie  k \in \mathbb{Z}
  •  ZW_f= \mathbb{R}
  •  T = \pi\
  •  f(x) = 0 dla  x = k\pi gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • asymptoty pionowe  x = \frac{\pi}{2} + k\pi  gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • nieparzystość
  • okresowość


Wykres cot w radianach.png

Cotangensoida

  •   D_f= \mathbb{R} \backslash \{ k\pi \} gdzie  k \in \mathbb{Z}
  •  ZW_f= \mathbb{R}
  •  T = \pi\
  •  f(x) = 0 dla  x = \frac{\pi}{2}+ k\pi gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • asymptoty pionowe  x = k\pi  gdzie  k \in \mathbb{Z}
  • nieparzystość
  • okresowość

[edytuj] Szkicowanie wykresu funkcji trygonometrycznych

Szkicowanie zaczynamy od narysowania układu współrzędnych i zaznaczenia na osi OY wartości:

  • w przypadku sinusa i cosinusa: od -1 do 1,
  • w przypadku tagensa i cotangensa od -4 do 4.

Natomiast na osi OX wartości od -\pi do 3\pi. Zakładam, że będziesz rysował wykres na kartce w kratkę, więc zalecam byś przyjął jako jednostkę na osi Y 2 kratki. Wykonując podziałkę na osi X nanieś ją w następujący sposób:

  • większymi kreskami co kratkę, będą to wartości rosnące co \frac{\pi}{6}
  • mniejszymi kreskami co półtorej kratki, będą to wartości rosnące co \frac{\pi}{4}

Gdy mamy tak przygotowany wykres możemy przystąpić to nanoszenia punktów przez które wiemy, że funkcja będzie na pewno przechodziła (z tabeli), a następnie korzystając z wzorów redukcyjnych możemy je zaznaczyć dla dowolnego kąta.

Tak zaznaczone punkty łączymy płynną linią i gotowe.

Uwaga! W przypadku kreślenia wykresu funkcji tangens i cotangens należy zaznaczyć asymptotę linią przerywaną.


[edytuj] Tożsamości trygonometryczne

[edytuj] Podstawowe tożsamości trygonometryczne

\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1

tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}

ctg\alpha = \frac{\cos\alpha}{\sin\alpha}

tg\alpha \cdot ctg\alpha = 1




[edytuj] Dowód prawdziwości \sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1:

\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = \left ( \frac{a}{c} \right )^2 + \left ( \frac{b}{c}\right )^2 = \frac{a^2}{c^2} + \frac{b^2}{c^2} = \frac{a^2 + b^2}{c^2} = 1

Na podstawie twierdzenia Pitagorasa możemy stwierdzić, że \frac{a^2 + b^2}{c^2} = 1 ponieważ

 a^2 + b^2 = c^2   \Big/ \cdot \frac{1}{c^2}

\frac{a^2 + b^2}{c^2} = \frac{c^2}{c^2}

\frac{a^2 + b^2}{c^2} = 1

[edytuj] Dowód prawdziwości tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}

tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} = \frac{ \frac{a}{c} }{ \frac{b}{c} } = 
\frac{a}{c} \cdot \frac{c}{b} = \frac{a}{b}

[edytuj] Dowód prawdziwości ctg\alpha = \frac{\cos\alpha}{\sin\alpha}

ctg\alpha = \frac{\cos\alpha}{\sin\alpha} = \frac{ \frac{b}{c} }{ \frac{a}{c} } = 
\frac{b}{c} \cdot \frac{c}{a} = \frac{b}{a}

[edytuj] Dowód prawdziwości tg\alpha \cdot ctg\alpha = 1

tg\alpha \cdot ctg\alpha = \frac{a}{b} \cdot \frac{b}{a} = 1

[edytuj] Pozostałe tożsamości trygonometryczne

Drachen p.png

Materiał ten dotyczy wiadomości na poziomie rozszerzonym.

[edytuj] Funkcje sumy i różnicy kątów

 \sin ( \alpha + \beta ) = \sin\alpha\cdot\cos\beta + cos\alpha\cdot\sin\beta

 \sin ( \alpha - \beta ) = \sin\alpha\cdot\cos\beta - cos\alpha\cdot\sin\beta

 \cos ( \alpha + \beta ) = \cos\alpha\cdot\cos\beta - sin\alpha\cdot\sin\beta

 \cos ( \alpha - \beta ) = \cos\alpha\cdot\cos\beta + sin\alpha\cdot\sin\beta


 tg (\alpha + \beta) =  \frac{ tg\alpha + tg\beta }{ 1-tg\alpha \cdot tg\beta }    ,     jeżeli     \cos\alpha \neq \; 0 \land \cos\beta \neq \; 0 \land \cos (\alpha + \beta)\neq \;0

 tg (\alpha - \beta) =  \frac{ tg\alpha - tg\beta }{ 1+tg\alpha \cdot tg\beta }    ,     jeżeli     \cos\alpha \neq \; 0 \land \cos\beta \neq \; 0 \land \cos (\alpha - \beta) \neq \; 0

 ctg (\alpha + \beta) =  \frac{ ctg\alpha \cdot ctg\beta - 1 }{ ctg\alpha + ctg\beta }    ,     jeżeli     \sin\alpha \neq \; 0 \land \sin\beta \neq \; 0 \land \sin (\alpha + \beta) \neq \; 0

 ctg (\alpha - \beta) =  \frac{ ctg\alpha \cdot ctg\beta + 1 }{ ctg\beta - ctg\alpha }    ,     jeżeli     \sin\alpha \neq \; 0 \land \sin\beta \neq \; 0 \land \sin (\alpha - \beta) \neq \; 0

[edytuj] Sumy i różnice funkcji trygonometrycznych

Dla dowolnych kątów o miarach \alpha i \beta

 \sin\alpha + \sin\beta = 2\sin\frac{\alpha+\beta}{2}\cos\frac{\alpha-\beta}{2}

 \sin\alpha - \sin\beta = 2\cos\frac{\alpha+\beta}{2}\sin\frac{\alpha-\beta}{2}

 \cos\alpha + \cos\beta = 2\cos\frac{\alpha+\beta}{2}\cos\frac{\alpha-\beta}{2}

 \cos\alpha - \cos\beta = -2\sin\frac{\alpha+\beta}{2}\sin\frac{\alpha-\beta}{2}

[edytuj] Funkcje kąta podwójnego

 \sin 2\alpha = 2\sin\alpha\cos\alpha

 \cos 2\alpha = \cos^2 \alpha - \sin^2 \alpha

 tg 2\alpha = \frac{ 2tg\alpha }{ 1-tg^2 \alpha },     jeżeli     \cos\alpha \neq \; 0 \land \cos 2\alpha \neq \; 0


 ctg 2\alpha = \frac{ ctg^2 \alpha - 1 }{ 2ctg\alpha },     jeżeli     \sin 2\alpha \neq \; 0


[edytuj] Wzory redukcyjne

Wzory redukcyjne – wzory pozwalające sprowadzić obliczanie wartości funkcji trygonometrycznych dowolnego kąta skierowanego do obliczenia wartości funkcji dla kąta ostrego.

\sin(-\alpha) = - \sin(\alpha)
\cos(-\alpha) =  \cos(\alpha)
tg(-\alpha) = - tg(\alpha)
ctg(-\alpha) = - ctg(\alpha)
\sin(90-\alpha) = \cos(\alpha)
\cos(90-\alpha) = \sin(\alpha)
tg(90-\alpha) = ctg(\alpha)
ctg(90-\alpha) = tg(\alpha)
\sin(90+\alpha) =  \cos(\alpha)
\cos(90+\alpha) =  -\sin(\alpha)
tg(90+\alpha) = - ctg(\alpha)
ctg(90+\alpha) =  -tg(\alpha)
\sin(180-\alpha) =  \sin(\alpha)
\cos(180-\alpha) =  -\cos(\alpha)
tg(180-\alpha) = - tg(\alpha)
ctg(180-\alpha) =  -ctg(\alpha)
\sin(180+\alpha) =  -\sin(\alpha)
\cos(180+\alpha) =  -\cos(\alpha)
tg(180+\alpha) =  tg(\alpha)
ctg(180+\alpha) =  ctg(\alpha)
\sin(270-\alpha) =  -\cos(\alpha)
\cos(270-\alpha) =  -\sin(\alpha)
tg(270-\alpha) =  ctg(\alpha)
ctg(270-\alpha) =  tg(\alpha)
\sin(270+\alpha) =  -\cos(\alpha)
\cos(270+\alpha) =  \sin(\alpha)
tg(270+\alpha) =  -ctg(\alpha)
ctg(270+\alpha) =  -tg(\alpha)
\sin(360-\alpha) = - \sin(\alpha)
\cos(360-\alpha) =  \cos(\alpha)
tg(360-\alpha) = - tg(\alpha)
ctg(360-\alpha) = - ctg(\alpha)

Na szczęście nie trzeba uczyć się na pamięć powyższej tabeli. Wystarczy przyswoić sobie dwa zdroworozsądkowe fakty z niej wynikające:

  • gdy we wzorze redukcyjnym występuje liczba 90 lub 270 to funkcja sinus zmienia się w cosinus i na odwrót, a tangens w cotangens i na odwrót
  • o pojawieniu się znaku minus decyduje funkcja po lewej stronie, gdy w danej ćwiartce dana funkcja jest ujemna, to dopisujemy znak minus np.:
    cos(270+\alpha) =  sin(\alpha) – ponieważ cosinus w IV ćwiartce (270+\alpha) jest dodatni
    cos(90+\alpha) =  -sin(\alpha) – ponieważ cosinus w II ćwiartce (90+\alpha) jest ujemny
    tg(180-\alpha) =  -tg(\alpha) – ponieważ tangens w II ćwiartce (180-\alpha) jest ujemny

Łatwo zapamiętać, gdzie pojawia się znak minus, używając "praktycznej poezji matematycznej":

W pierwszej ćwiartce same plusy
W drugiej tylko sinus
W trzeciej tangens i cotangens
A w czwartej cosinus


[edytuj] Równania trygonometryczne

Równaniem trygonometrycznym będziemy nazywać równanie, w którym niewiadoma występuje tylko w wyrażeniach będących argumentem funkcji trygonometrycznej. Przykładami równań trygonometrycznych mogą być:

  •  \sin x=-\frac{1}{2}
  •  \cos^2 x + \sin x=-\frac{1}{2}
  •  tg x=100


Twierdzenie
TWIERDZENIE

Równanie postaci  \sin x=a ma nieskończenie wiele rozwiązań, przy założeniu, że  a \in [-1;1] :

  •  x=x_0+2k\pi
  • lub  x=\pi-x_0+2k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z} i  \sin x_0=a


Równanie postaci  \cos x=a ma nieskończenie wiele rozwiązań, przy założeniu, że  a \in [-1;1] :

  •  x=x_0+2k\pi
  • lub  x=-x_0+2k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z} i  \cos x_0=a


Równanie postaci  tg x=a ma nieskończenie wiele rozwiązań:

  •  x=x_0+k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z} i  tg x_0=a


Równanie postaci  ctg x=a ma nieskończenie wiele rozwiązań:

  •  x=x_0+k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z} i  ctg x_0=a

Przykład 1. Rozwiążmy równanie  \sin x={1 \over 2} :

Ponieważ  {1 \over 2}=\sin \frac{\pi}{6} , więc  x_0=\frac{\pi}{6}
Stąd mamy:
 x=x_0+2k\pi={\pi \over 6}+2k\pi
lub  x=\pi-x_0+2k\pi=\left(\pi - {\pi \over 6}\right)+2k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z}

Odp. Rozwiązaniem równania są liczby postaci:  x={\pi \over 6}+2k\pi lub  x={5\pi \over 6}+2k\pi ,  k \in \mathbb{Z} .

Przykład 2. Rozwiążmy równanie  \cos x=-{\sqrt{3} \over 2} :

 \cos x=-{\sqrt{3} \over 2}=\cos\frac{5\pi}{6}
Zatem:
 x=\frac{5\pi}{6}+2k\pi lub  x=-\frac{5\pi}{6}+2k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z}

Odp. Rozwiązaniem równania są liczby postaci:  x=\frac{5\pi}{6}+2k\pi lub  x=-\frac{5\pi}{6}+2k\pi ,  k \in \mathbb{Z} .

Przykład 3. Rozwiążmy równanie  tg x=-1 :

 tg x=-1=tg(-{\pi \over 4})
Zatem:
 x=-{\pi \over 4}+k\pi , gdzie  k \in \mathbb{Z}

Odp. Rozwiązaniem równania są liczby postaci:  x=-{\pi \over 4}+k\pi ,  k \in \mathbb{Z} .


[edytuj] Nierówności trygonometryczne

Przykładami nierówności trygonometrycznych mogą być:

  •  \sin x \geq -\frac{\sqrt{2}}{2}
  •  \sin^2 x - \cos x+2<0
  •  tg x + ctg x >1

Przykład 1. Rozwiążmy graficznie nierówność:  \sin x > \frac{1}{2} w przedziale  [0;2\pi] .

Nierownosc sinx-0.5, x=-0;2pi-.png

Z wykresu możemy odczytać, że sinus przyjmuje wartości większe od  \frac{1}{2} dla  x \in \left[\frac{\pi}{6};\frac{5\pi}{6}\right] .

Odp. Nierówność  \sin x > \frac{1}{2} w przedziale  [0;2\pi] jest spełniona dla  x \in \left[\frac{\pi}{6};\frac{5\pi}{6}\right] .


[edytuj] Ćwiczenia

Ćw.1

Podaj wartości funkcji trygonometrycznych dla kątów ostrych trójkąta prostokątnego o bokach:

a. 5,12,13

b. 7,24,25


Osobiste
Przestrzenie nazw

Warianty
Działania
Nawigacja
Drukuj lub eksportuj
Narzędzia