Trigonometrické identity- jedná se o rovnosti, které zakládají vztah mezi sinusem, kosinusem, tangens a kotangens jednoho úhlu, což vám umožňuje najít kteroukoli z těchto funkcí, pokud je známa jakákoli jiná.
tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha), \enspace ctg \alpha = \frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)
tg \alpha \cdot ctg \alpha = 1
Tato identita říká, že součet druhé mocniny sinu jednoho úhlu a druhé mocniny kosinusu jednoho úhlu je roven jedné, což v praxi umožňuje vypočítat sinus jednoho úhlu, když je znám jeho kosinus a naopak. .
Při převodu trigonometrické výrazy Velmi často se používá tato identita, která umožňuje nahradit součet druhých mocnin kosinu a sinu jednoho úhlu jednou a také provést operaci nahrazení v opačném pořadí.
Hledání tečny a kotangens pomocí sinus a kosinus
tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha),\enspace
Tyto identity jsou tvořeny z definic sinus, kosinus, tangens a kotangens. Koneckonců, když se na to podíváte, pak podle definice je pořadnice y sinus a osa x je kosinus. Pak bude tečna rovný poměru \frac(y)(x)=\frac(\sin \alpha)(\cos \alpha) a poměr \frac(x)(y)=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)- bude kotangens.
Dodejme, že pouze pro takové úhly \alpha, při kterých dávají smysl v nich obsažené goniometrické funkce, budou identity platit, ctg \alpha=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha).
Například: tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha) platí pro úhly \alpha, které se liší od \frac(\pi)(2)+\pi z, A ctg \alpha=\frac(\cos \alpha)(\sin \alpha)- pro úhel \alpha jiný než \pi z je z celé číslo.
Vztah mezi tečnou a kotangens
tg \alpha \cdot ctg \alpha=1
Tato identita je platná pouze pro úhly \alpha, které se liší od \frac(\pi)(2) z. V opačném případě kotangens nebo tangens nebudou určeny.
Na základě výše uvedených bodů získáme to tg \alpha = \frac(y)(x), A ctg \alpha=\frac(x)(y). Z toho vyplývá, že tg \alpha \cdot ctg \alpha = \frac(y)(x) \cdot \frac(x)(y)=1. Tangenta a kotangens stejného úhlu, pod kterým dávají smysl, jsou tedy vzájemně inverzní čísla.
Vztahy mezi tangens a kosinus, kotangens a sinus
tg^(2) \alpha + 1=\frac(1)(\cos^(2) \alpha)- součet druhé mocniny tečny úhlu \alpha a 1 je roven druhé mocnině kosinusu tohoto úhlu. Tato identita je platná pro všechny \alpha kromě \frac(\pi)(2)+ \pi z.
1+ctg^(2) \alpha=\frac(1)(\sin^(2)\alpha)- součet 1 a druhé mocniny kotangens úhlu \alpha je roven druhé mocnině sinu daného úhlu. Tato identita je platná pro jakékoli \alpha odlišné od \pi z.
Příklady s řešením problémů pomocí goniometrických identit
Příklad 1
Najděte \sin \alpha a tg \alpha if \cos \alpha=-\frac12 A \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi ;
Zobrazit řešení
Řešení
Funkce \sin \alpha a \cos \alpha spolu souvisí vzorcem \sin^(2)\alpha + \cos^(2) \alpha = 1. Dosazení do tohoto vzorce \cos \alpha = -\frac12, dostaneme:
\sin^(2)\alpha + \left (-\frac12 \right)^2 = 1
Tato rovnice má 2 řešení:
\sin \alpha = \pm \sqrt(1-\frac14) = \pm \frac(\sqrt 3)(2)
Podle stavu \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi . Ve druhé čtvrtině je sinus kladný, takže \sin \alpha = \frac(\sqrt 3)(2).
Abychom našli tan \alpha, použijeme vzorec tg \alpha = \frac(\sin \alpha)(\cos \alpha)
tg \alpha = \frac(\sqrt 3)(2) : \frac12 = \sqrt 3
Příklad 2
Najděte \cos \alpha a ctg \alpha pokud a \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi .
Zobrazit řešení
Řešení
Dosazení do vzorce \sin^(2)\alpha + \cos^(2) \alpha = 1 dané číslo \sin \alpha=\frac(\sqrt3)(2), dostaneme \left (\frac(\sqrt3)(2)\right)^(2) + \cos^(2) \alpha = 1. Tato rovnice má dvě řešení \cos \alpha = \pm \sqrt(1-\frac34)=\pm\sqrt\frac14.
Podle stavu \frac(\pi)(2)< \alpha < \pi . Ve druhém čtvrtletí je kosinus záporný, takže \cos \alpha = -\sqrt\frac14=-\frac12.
Abychom našli ctg \alpha , použijeme vzorec ctg \alpha = \frac(\cos \alpha)(\sin \alpha). Známe odpovídající hodnoty.
ctg \alpha = -\frac12: \frac(\sqrt3)(2) = -\frac(1)(\sqrt 3).
Pojmy sinus (), kosinus (), tečna (), kotangens () jsou nerozlučně spjaty s pojmem úhel. Abychom dobře porozuměli těmto na první pohled složitým pojmům (které u mnoha školáků vyvolávají hrůzu) a ujistili se, že „ďábel není tak hrozný, jak je malován“, začněme od úplně začít a pochopit pojem úhlu.
Koncept úhlu: radián, stupeň
Podívejme se na obrázek. Vektor se „otočil“ vzhledem k bodu o určitou hodnotu. Takže míra této rotace vzhledem k počáteční poloze bude roh.
Co dalšího potřebujete vědět o pojmu úhel? No, samozřejmě, úhlové jednotky!
Úhel, v geometrii i trigonometrii, lze měřit ve stupních a radiánech.
Úhel (jeden stupeň) je středový úhel v kruhu sevřený kruhovým obloukem rovným části kruhu. Celý kruh se tedy skládá z „kusů“ kruhových oblouků, nebo je úhel, který kruh popisuje, stejný.
To znamená, že výše uvedený obrázek ukazuje úhel rovný, to znamená, že tento úhel spočívá na kruhovém oblouku o velikosti obvodu.
Úhel v radiánech je středový úhel v kružnici sevřené kruhovým obloukem, jehož délka se rovná poloměru kružnice. No, přišel jsi na to? Pokud ne, pojďme to zjistit z výkresu.
Obrázek tedy ukazuje úhel rovný radiánu, to znamená, že tento úhel spočívá na kruhovém oblouku, jehož délka se rovná poloměru kruhu (délka se rovná délce nebo poloměru rovná délce oblouky). Délka oblouku se tedy vypočítá podle vzorce:
Kde je středový úhel v radiánech.
Když to víte, můžete odpovědět, kolik radiánů je obsaženo v úhlu popsaném kružnicí? Ano, k tomu si musíte zapamatovat vzorec pro obvod. Tady je:
Nyní porovnejme tyto dva vzorce a zjistíme, že úhel popsaný kružnicí je stejný. To znamená, že korelací hodnoty ve stupních a radiánech dostaneme to. Respektive, . Jak vidíte, na rozdíl od „stupňů“ je vynecháno slovo „radián“, protože měrná jednotka je obvykle z kontextu jasná.
Kolik je tam radiánů? To je správně!
Mám to? Pak pokračujte a opravte to:
Máte potíže? Pak se podívejte odpovědi:
Pravoúhlý trojúhelník: sinus, kosinus, tangens, kotangens úhlu
Takže jsme přišli na koncept úhlu. Ale co je sinus, kosinus, tangens a kotangens úhlu? Pojďme na to přijít. K tomu nám pomůže pravoúhlý trojúhelník.
Jak se nazývají strany? pravoúhlý trojuhelník? Správně, přepona a nohy: přepona je strana, která leží proti pravému úhlu (v našem příkladu je to strana); nohy jsou dvě zbývající strany a (ty přilehlé pravý úhel), a pokud vezmeme v úvahu nohy vzhledem k úhlu, pak noha je sousední noha a noha je opačná. Nyní tedy odpovězme na otázku: co je sinus, kosinus, tangens a kotangens úhlu?
Sinus úhlu- to je poměr protilehlé (vzdálené) nohy k přeponě.
V našem trojúhelníku.
Kosinus úhlu- to je poměr přilehlé (blízké) nohy k přeponě.
V našem trojúhelníku.
Tangenta úhlu- to je poměr protilehlé (vzdálené) strany k sousední (blízké).
V našem trojúhelníku.
Kotangens úhlu- to je poměr sousední (blízké) nohy k opačné (daleké).
V našem trojúhelníku.
Tyto definice jsou nezbytné Pamatuj si! Abyste si snadněji zapamatovali, kterou nohu na co rozdělit, musíte tomu jasně rozumět tečna A kotangens sedí pouze nohy a přepona se objevuje pouze v sinus A kosinus. A pak můžete přijít s řetězcem asociací. Například tento:
Kosinus→dotyk→dotyk→sousední;
Kotangenta→dotek→dotyk→sousední.
Nejprve si musíte pamatovat, že sinus, kosinus, tangens a kotangens jako poměry stran trojúhelníku nezávisí na délkách těchto stran (ve stejném úhlu). Nevěří? Pak se přesvědčte na obrázku:
Uvažujme například kosinus úhlu. Podle definice z trojúhelníku: , ale můžeme vypočítat kosinus úhlu z trojúhelníku: . Vidíte, délky stran jsou různé, ale hodnota kosinu jednoho úhlu je stejná. Hodnoty sinus, kosinus, tangens a kotangens tedy závisí pouze na velikosti úhlu.
Pokud rozumíte definicím, pokračujte a upevněte je!
Pro trojúhelník zobrazený na obrázku níže najdeme.
Dobře, pochopil jsi to? Pak to zkuste sami: vypočítejte totéž pro úhel.
Jednotkový (trigonometrický) kruh
Když jsme pochopili pojmy stupňů a radiánů, uvažovali jsme o kružnici s poloměrem rovným. Takový kruh se nazývá singl. Bude to velmi užitečné při studiu trigonometrie. Pojďme se na to proto podívat trochu podrobněji.
Jak vidíte, tato kružnice je sestrojena v kartézském souřadnicovém systému. Poloměr kružnice je roven jedné, zatímco střed kružnice leží v počátku souřadnic, počáteční poloha vektoru poloměru je fixována podél kladného směru osy (v našem příkladu je to poloměr).
Každý bod na kružnici odpovídá dvěma číslům: souřadnici osy a souřadnici osy. Jaká jsou tato čísla souřadnic? A obecně, co mají společného s daným tématem? K tomu si musíme pamatovat uvažovaný pravoúhlý trojúhelník. Na obrázku výše můžete vidět dva celé pravoúhlé trojúhelníky. Zvažte trojúhelník. Je obdélníkový, protože je kolmý k ose.
Čemu se rovná trojúhelník? To je správně. Navíc víme, že je to poloměr jednotkové kružnice, což znamená . Dosadíme tuto hodnotu do našeho vzorce pro kosinus. Co se stane:
Čemu se rovná trojúhelník? No samozřejmě,! Dosaďte hodnotu poloměru do tohoto vzorce a získáte:
Můžete tedy říci, jaké souřadnice má bod, patřící do kruhu? No, v žádném případě? Co když si to uvědomujete a jsou to jen čísla? Které souřadnici odpovídá? No, samozřejmě, souřadnice! A jaké souřadnici odpovídá? Přesně tak, souřadnice! Tedy tečka.
Co tedy jsou a čemu se rovnají? Správně, použijme odpovídající definice tečny a kotangens a získáme to, a.
Co když je úhel větší? Například jako na tomto obrázku:
Co se v tomto příkladu změnilo? Pojďme na to přijít. Abychom to udělali, otočme se znovu k pravoúhlému trojúhelníku. Uvažujme pravoúhlý trojúhelník: úhel (jako sousedící s úhlem). Jaké jsou hodnoty sinus, kosinus, tangens a kotangens pro úhel? Je to tak, dodržujeme příslušné definice goniometrické funkce:
No, jak vidíte, hodnota sinusu úhlu stále odpovídá souřadnici; hodnota kosinusu úhlu - souřadnice; a hodnoty tečny a kotangens k odpovídajícím poměrům. Tyto vztahy tedy platí pro jakoukoli rotaci vektoru poloměru.
Již bylo zmíněno, že počáteční poloha vektoru poloměru je podél kladného směru osy. Dosud jsme tento vektor otáčeli proti směru hodinových ručiček, ale co se stane, když jej otočíme po směru hodinových ručiček? Nic mimořádného, získáte také úhel určité hodnoty, ale pouze záporný. Při otáčení vektoru poloměru proti směru hodinových ručiček tedy dostaneme kladné úhly a při otáčení ve směru hodinových ručiček - negativní.
Víme tedy, že celá otáčka vektoru poloměru kolem kružnice je nebo. Je možné otočit vektor poloměru na nebo na? No jasně, že můžeš! V prvním případě tedy vektor poloměru udělá jednu celou otáčku a zastaví se na pozici resp.
Ve druhém případě, to znamená, že vektor poloměru provede tři plné otáčky a zastaví se v poloze resp.
Z výše uvedených příkladů tedy můžeme usoudit, že úhly, které se liší o nebo (kde je jakékoli celé číslo), odpovídají stejné poloze vektoru poloměru.
Obrázek níže ukazuje úhel. Stejný obrázek odpovídá rohu atd. Tento seznam může pokračovat donekonečna. Všechny tyto úhly lze zapsat obecným vzorcem nebo (kde je jakékoli celé číslo)
Nyní, když znáte definice základních goniometrických funkcí a pomocí jednotkového kruhu, zkuste odpovědět, jaké jsou hodnoty:
Zde je kruh jednotek, který vám pomůže:
Máte potíže? Tak na to pojďme přijít. Takže víme, že:
Odtud určíme souřadnice bodů odpovídající určitým úhlovým mírám. Začněme popořadě: úhel v odpovídá bodu se souřadnicemi, tedy:
Neexistuje;
Dále, při dodržení stejné logiky, zjistíme, že rohy v odpovídají bodům se souřadnicemi, resp. S vědomím toho je snadné určit hodnoty goniometrických funkcí v odpovídajících bodech. Nejprve si to vyzkoušejte sami a poté zkontrolujte odpovědi.
Odpovědi:
Neexistuje
Neexistuje
Neexistuje
Neexistuje
Můžeme tedy vytvořit následující tabulku:
Není třeba si všechny tyto hodnoty pamatovat. Stačí si zapamatovat shodu mezi souřadnicemi bodů na jednotkové kružnici a hodnotami goniometrických funkcí:
Ale hodnoty goniometrických funkcí úhlů v a uvedené v tabulce níže, je třeba mít na paměti:
Nebojte se, nyní vám ukážeme jeden příklad poměrně jednoduché zapamatování odpovídajících hodnot:
Pro použití této metody je důležité zapamatovat si hodnoty sinus pro všechny tři míry úhlu () a také hodnotu tečny úhlu. Se znalostí těchto hodnot je poměrně jednoduché obnovit celou tabulku - hodnoty kosinus se přenášejí podle šipek, to znamená:
Když to víte, můžete obnovit hodnoty pro. Čitatel „ “ bude odpovídat a jmenovatel „ “ bude odpovídat. Hodnoty kotangens se přenášejí v souladu se šipkami uvedenými na obrázku. Pokud tomu rozumíte a pamatujete si diagram se šipkami, bude stačit zapamatovat si všechny hodnoty z tabulky.
Souřadnice bodu na kružnici
Je možné najít bod (jeho souřadnice) na kružnici, znát souřadnice středu kružnice, její poloměr a úhel natočení?
No jasně, že můžeš! Pojďme to dostat ven obecný vzorec pro zjištění souřadnic bodu.
Zde je například kruh před námi:
Je nám dáno, že bod je středem kružnice. Poloměr kruhu je stejný. Je nutné najít souřadnice bodu získané otočením bodu o stupně.
Jak je vidět z obrázku, souřadnice bodu odpovídá délce segmentu. Délka segmentu odpovídá souřadnici středu kruhu, to znamená, že se rovná. Délku segmentu lze vyjádřit pomocí definice kosinusu:
Pak to máme pro souřadnici bodu.
Pomocí stejné logiky najdeme hodnotu souřadnice y bodu. Tím pádem,
Takže dovnitř obecný pohled souřadnice bodů jsou určeny vzorcem:
Souřadnice středu kruhu,
Poloměr kruhu,
Úhel natočení poloměru vektoru.
Jak vidíte, pro jednotkovou kružnici, kterou uvažujeme, jsou tyto vzorce výrazně omezeny, protože souřadnice středu jsou rovné nule a poloměr je roven jedné:
No, vyzkoušíme si tyto vzorce procvičováním hledání bodů na kružnici?
1. Najděte souřadnice bodu na jednotkové kružnici získané otočením bodu dál.
2. Najděte souřadnice bodu na jednotkové kružnici získané otočením bodu dál.
3. Najděte souřadnice bodu na jednotkové kružnici získané otočením bodu dál.
4. Bod je středem kružnice. Poloměr kruhu je stejný. Je nutné najít souřadnice bodu získané otočením vektoru počátečního poloměru o.
5. Bod je středem kružnice. Poloměr kruhu je stejný. Je nutné najít souřadnice bodu získané otočením vektoru počátečního poloměru o.
Máte problém najít souřadnice bodu na kružnici?
Vyřešte těchto pět příkladů (nebo se v jejich řešení zdokonalte) a naučíte se je najít!
1.
Můžete si toho všimnout. Ale víme, co odpovídá úplnému otočení výchozího bodu. Požadovaný bod bude tedy ve stejné poloze jako při otáčení. Když to víme, najdeme požadované souřadnice bodu:
2. Jednotková kružnice je vystředěna v bodě, což znamená, že můžeme použít zjednodušené vzorce:
Můžete si toho všimnout. Víme, co odpovídá dvěma plným otáčkám výchozího bodu. Požadovaný bod bude tedy ve stejné poloze jako při otáčení. Když to víme, najdeme požadované souřadnice bodu:
Sinus a kosinus jsou tabulkové hodnoty. Připomeneme si jejich význam a dostaneme:
Požadovaný bod má tedy souřadnice.
3. Jednotková kružnice je vystředěna v bodě, což znamená, že můžeme použít zjednodušené vzorce:
Můžete si toho všimnout. Znázorněme příslušný příklad na obrázku:
Poloměr svírá úhly rovné a s osou. S vědomím, že tabulkové hodnoty kosinusu a sinusu jsou stejné, a po zjištění, že kosinus zde nabývá záporné hodnoty a sinus kladné hodnoty, máme:
Takové příklady jsou podrobněji diskutovány při studiu vzorců pro redukci goniometrických funkcí v tématu.
Požadovaný bod má tedy souřadnice.
4.
Úhel natočení poloměru vektoru (podle podmínky)
Abychom určili odpovídající znaménka sinus a kosinus, sestrojíme jednotkovou kružnici a úhel:
Jak vidíte, hodnota, to jest, je kladná a hodnota, tedy záporná. Když známe tabulkové hodnoty odpovídajících goniometrických funkcí, získáme, že:
Dosadíme získané hodnoty do našeho vzorce a najdeme souřadnice:
Požadovaný bod má tedy souřadnice.
5. K vyřešení tohoto problému používáme vzorce v obecném tvaru, kde
Souřadnice středu kruhu (v našem příkladu
Poloměr kruhu (podle podmínky)
Úhel natočení poloměru vektoru (podle podmínky).
Dosadíme všechny hodnoty do vzorce a dostaneme:
a - tabulkové hodnoty. Pojďme si je zapamatovat a dosadit do vzorce:
Požadovaný bod má tedy souřadnice.
SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ VZORCE
Sinus úhlu je poměr opačné (vzdálené) nohy k přeponě.
Kosinus úhlu je poměr sousedního (blízkého) ramene k přeponě.
Tangenta úhlu je poměr protilehlé (vzdálené) strany k sousední (blízké) straně.
Kotangens úhlu je poměr přilehlé (blízké) strany k opačné (vzdálené) straně.
Naše studium trigonometrie začneme pravoúhlým trojúhelníkem. Definujme si, co je sinus a kosinus, a také tangens a kotangens ostrý úhel. To jsou základy trigonometrie.
Připomeňme vám to pravý úhel je úhel rovný 90 stupňům. Jinými slovy, poloviční natočený úhel.
Ostrý roh- méně než 90 stupňů.
Tupý úhel- větší než 90 stupňů. Ve vztahu k takovému úhlu není „tupý“ urážkou, ale matematickým termínem :-)
Nakreslíme pravoúhlý trojúhelník. Pravý úhel je obvykle označen . Vezměte prosím na vědomí, že strana naproti rohu je označena stejným písmenem, pouze malým. Protilehlý úhel A je tedy označen .
Úhel je označen odpovídajícím řeckým písmenem.
Přepona pravoúhlého trojúhelníku je strana protilehlá pravému úhlu.
Nohy- strany ležící proti ostrým úhlům.
Noha ležící proti úhlu se nazývá naproti(vzhledem k úhlu). Druhá noha, která leží na jedné ze stran úhlu, se nazývá přilehlý.
Sinus Ostrý úhel v pravoúhlém trojúhelníku je poměr opačné strany k přeponě:
Kosinus ostrý úhel v pravoúhlém trojúhelníku - poměr přilehlé nohy k přeponě:
Tečna ostrý úhel v pravoúhlém trojúhelníku - poměr protilehlé strany k sousední:
Další (ekvivalentní) definice: tangens ostrého úhlu je poměr sinu úhlu k jeho kosinu:
Kotangens ostrý úhel v pravoúhlém trojúhelníku - poměr přilehlé strany k opačné (nebo, který je stejný, poměr kosinu a sinu):
Všimněte si níže uvedených základních vztahů pro sinus, kosinus, tangens a kotangens. Budou se nám hodit při řešení problémů.
Pojďme si některé z nich dokázat.
Dobře, dali jsme definice a zapsali vzorce. Ale proč stále potřebujeme sinus, kosinus, tangens a kotangens?
Víme, že součet úhlů libovolného trojúhelníku se rovná.
Známe vztah mezi strany pravoúhlý trojuhelník. Toto je Pythagorova věta: .
Ukazuje se, že když znáte dva úhly v trojúhelníku, můžete najít třetí. Když znáte dvě strany pravoúhlého trojúhelníku, můžete najít třetí. To znamená, že úhly mají svůj vlastní poměr a strany mají svůj vlastní. Co ale dělat, když v pravoúhlém trojúhelníku znáte jeden úhel (kromě pravého) a jednu stranu, ale potřebujete najít další strany?
S tím se lidé v minulosti setkávali při tvorbě map oblasti a hvězdné oblohy. Koneckonců, není vždy možné přímo změřit všechny strany trojúhelníku.
Sinus, kosinus a tangens – také se jim říká trigonometrické funkce úhlu- dát vztahy mezi strany A rohy trojúhelník. Když znáte úhel, můžete najít všechny jeho goniometrické funkce pomocí speciálních tabulek. A když znáte sinus, kosinus a tangens úhlů trojúhelníku a jedné z jeho stran, můžete najít zbytek.
Nakreslíme také tabulku hodnot sinus, kosinus, tangens a kotangens pro „dobré“ úhly od do.
Všimněte si prosím dvou červených čárek v tabulce. Při vhodných hodnotách úhlu tečna a kotangens neexistují.
Podívejme se na několik problémů s trigonometrií z FIPI Task Bank.
1. V trojúhelníku je úhel , . Najít .
Problém je vyřešen za čtyři sekundy.
Protože , .
2. V trojúhelníku je úhel , , . Najít .
Pojďme to najít pomocí Pythagorovy věty.
Problém je vyřešen.
Často jsou v problémech trojúhelníky s úhly a nebo s úhly a. Zapamatujte si pro ně základní poměry nazpaměť!
Pro trojúhelník s úhly a protilehlou nohou je úhel u roven polovina přepony.
Trojúhelník s úhly a je rovnoramenný. V něm je přepona krát větší než noha.
Podívali jsme se na problémy řešení pravoúhlých trojúhelníků – tedy hledání neznámých stran nebo úhlů. Ale to není všechno! V Možnosti jednotné státní zkoušky v matematice existuje mnoho problémů, kde se objevuje sinus, kosinus, tangens nebo kotangens vnějšího úhlu trojúhelníku. Více o tom v dalším článku.
Referenční data pro tečnu (tg x) a kotangensu (ctg x). Geometrické definice, vlastnosti, grafy, vzorce. Tabulka tečen a kotangens, derivace, integrály, rozšíření řad. Vyjádření prostřednictvím komplexních proměnných. Spojení s hyperbolickými funkcemi.
Geometrická definice
|BD| - délka oblouku kružnice se středem v bodě A.
α je úhel vyjádřený v radiánech.
Tangenta ( opálení α) je goniometrická funkce závislá na úhlu α mezi přeponou a ramenem pravoúhlého trojúhelníku, který se rovná poměru délky protějšího ramene |BC| na délku sousedního ramene |AB| .
Kotangens ( ctg α) je goniometrická funkce závislá na úhlu α mezi přeponou a ramenem pravoúhlého trojúhelníku, který se rovná poměru délky sousedního ramene |AB| na délku protější nohy |BC| .
Tečna
Kde n- Celý.
V západní literatuře je tečna označena takto:
.
;
;
.
Graf funkce tangens, y = tan x
Kotangens
Kde n- Celý.
V západní literatuře, kotangens je označován takto:
.
Přijímají se také následující zápisy:
;
;
.
Graf funkce kotangens, y = ctg x
Vlastnosti tečny a kotangens
Periodicita
Funkce y = tg x a y = ctg x jsou periodické s periodou π.
Parita
Funkce tangens a kotangens jsou liché.
Oblasti vymezení a hodnot, rostoucí, klesající
Funkce tangens a kotangens jsou spojité ve své oblasti definice (viz důkaz spojitosti). Hlavní vlastnosti tečny a kotangens jsou uvedeny v tabulce ( n- Celý).
| y = tg x | y = ctg x | |
| Rozsah a kontinuita | ||
| Rozsah hodnot | -∞ < y < +∞ | -∞ < y < +∞ |
| Vzrůstající | - | |
| Klesající | - | |
| Extrémy | - | - |
| Nuly, y = 0 | ||
| Průsečík bodů se souřadnicovou osou x = 0 | y = 0 | - |
Vzorce
Výrazy pomocí sinus a kosinus
;
;
;
;
;
Vzorce pro tečnu a kotangens ze součtu a rozdílu
Zbývající vzorce lze snadno získat například
Součin tečen
Vzorec pro součet a rozdíl tečen
Tato tabulka uvádí hodnoty tečen a kotangens pro určité hodnoty argumentu. 
Výrazy pomocí komplexních čísel
Výrazy prostřednictvím hyperbolických funkcí
;
;
Deriváty
; .
.
Derivace n-tého řádu vzhledem k proměnné x funkce:
.
Odvození vzorců pro tečnu > > > ; pro kotangens >> >
Integrály
Rozšíření řady
Chcete-li získat rozšíření tečny v mocninách x, musíte vzít několik členů rozšíření v mocninné řadě pro funkce hřích x A cos x a rozdělte tyto polynomy navzájem, . Tím se získají následující vzorce.
Na .
na .
Kde Bn- Bernoulliho čísla. Jsou určeny buď ze vztahu opakování:
;
;
kde .
Nebo podle Laplaceova vzorce: 
Inverzní funkce
Inverzní funkce k tečně a kotangens jsou arkustangens a arkotangens, v daném pořadí.
Arktangens, arctg
, Kde n- Celý.
Arccotangens, arcctg
, Kde n- Celý.
Reference:
V. Bronstein, K.A. Semendyaev, Příručka matematiky pro inženýry a vysokoškolské studenty, „Lan“, 2009.
G. Korn, Příručka matematiky pro vědce a inženýry, 2012.
Jsou uvedeny vztahy mezi základními goniometrickými funkcemi - sinus, kosinus, tangens a kotangens trigonometrické vzorce. A protože mezi goniometrickými funkcemi existuje poměrně mnoho souvislostí, vysvětluje to hojnost goniometrických vzorců. Některé vzorce spojují goniometrické funkce stejného úhlu, jiné - funkce vícenásobného úhlu, jiné - umožňují snížit stupeň, čtvrté - vyjadřují všechny funkce prostřednictvím tangens polovičního úhlu atd.
V tomto článku uvedeme v pořadí všechny hlavní trigonometrické vzorce, které jsou dostatečné k vyřešení naprosté většiny problémů s trigonometrií. Pro snadnější zapamatování a použití je seskupíme podle účelu a zaneseme do tabulek.
Navigace na stránce.
Základní goniometrické identity
Základní trigonometrické identity definovat vztah mezi sinusem, kosinusem, tečnou a kotangens jednoho úhlu. Vyplývají z definice sinus, kosinus, tangens a kotangens, stejně jako z pojmu jednotkové kružnice. Umožňují vyjádřit jednu goniometrickou funkci pomocí jakékoli jiné.
Podrobný popis těchto trigonometrických vzorců, jejich odvození a příklady použití naleznete v článku.
Redukční vzorce
Redukční vzorce vyplývají z vlastností sinus, kosinus, tangens a kotangens, to znamená, že odrážejí vlastnost periodicity goniometrických funkcí, vlastnost symetrie a také vlastnost posunu o daný úhel. Tyto trigonometrické vzorce vám umožňují přejít od práce s libovolnými úhly k práci s úhly v rozsahu od nuly do 90 stupňů.
Důvodem pro tyto vzorce je mnemotechnické pravidlo si je zapamatovat a příklady jejich použití si můžete nastudovat v článku.
Sčítací vzorce
Goniometrické sčítací vzorce ukázat, jak jsou goniometrické funkce součtu nebo rozdílu dvou úhlů vyjádřeny pomocí goniometrických funkcí těchto úhlů. Tyto vzorce slouží jako základ pro odvození následujících goniometrických vzorců.
Vzorce pro dvojnásobek, trojnásobek atd. úhel
Vzorce pro dvojnásobek, trojnásobek atd. úhel (nazývají se také víceúhlové vzorce) ukazují, jak goniometrické funkce dvojité, trojité atd. úhly () jsou vyjádřeny pomocí goniometrických funkcí jednoho úhlu. Jejich odvození je založeno na adičních vzorcích.
Podrobnější informace jsou shromážděny ve vzorcích článku pro dvojité, trojité atd. úhel
Vzorce polovičního úhlu
Vzorce polovičního úhlu ukázat, jak jsou goniometrické funkce polovičního úhlu vyjádřeny pomocí kosinu celého úhlu. Tyto trigonometrické vzorce vycházejí ze vzorců pro dvojitý úhel.
Jejich závěr a příklady aplikace najdete v článku.
Vzorce pro snížení stupně
Goniometrické vzorce pro snížení stupňů jsou navrženy tak, aby usnadnily přechod od přirozených mocnin goniometrických funkcí k sinusům a kosinusům prvního stupně, ale více úhlů. Jinými slovy, umožňují snížit mocniny goniometrických funkcí na první.
Vzorce pro součet a rozdíl goniometrických funkcí
Hlavní účel vzorce pro součet a rozdíl goniometrických funkcí je přejít na součin funkcí, což je velmi užitečné při zjednodušování goniometrických výrazů. Tyto vzorce jsou také široce používány při řešení goniometrické rovnice, protože vám umožňují faktorizovat součet a rozdíl sinů a kosinus.
Vzorce pro součin sinus, kosinus a sinus po kosinu
Přechod od součinu goniometrických funkcí k součtu nebo rozdílu se provádí pomocí vzorců pro součin sinus, kosinus a sinus po kosinu.
Autorská práva chytrých studentů
Všechna práva vyhrazena.
Chráněno autorským zákonem. Žádná část www.site, včetně vnitřních materiálů a vzhledu, nesmí být reprodukována v jakékoli formě nebo používána bez předchozího písemného souhlasu držitele autorských práv.
