Единичная полуокружность как найти угол

  1. Главная
  2. Справочники
  3. Справочник по геометрии 7-9 класс
  4. Соотношения между сторонами и углами треугольника. Скалярное произведение векторов
  5. Синус, косинус, тангенс, котангенс

Введем прямоугольную систему координат . В верхней полуплоскости координатной плоскости рассмотрим полуокружность радиуса 1 с центром в начале координат, её называют единичной полуокружностью. Из точки О(0; 0) проведем луч и отметим точку , в которой данный луч пересекает единичную полуокружность. Пусть —  угол между лучом и положительной полуосью абсцисс (при совпадении данного луча с положительной полуосью абсцисс будем считать, что = 00):

Пусть 900, тогда из прямоугольного треугольника ЕОМ получаем: 

, .

Учитывая, что ОМ = 1, МЕ = , ОЕ = , получим:

, .                 (1)

То есть синус острого угла равен ординате точки М, а косинус — абсциссе  точки М.

Формулы (1) справедливы и в том случае, если угол прямой, тупой и развёрнутый (на рисунке выше АОС, АОF и АОВ). Значит, для любого угла из промежутка 00 1800 синусом угла называется ордината точки М, а косинусом угла абсцисса точки М.

Если — произвольная точка единичной полуокружности, то -1 1 и 0 1, тогда для любого угла из промежутка 00 1800 имеем:

-1 1 и 0 1.

Лучи ОА, ОС и ОВ соответствуют углам, которые равны 00, 900 и 1800 соответственно. Точки А, С и В имеют координаты А(1; 0), С(0; 1) и В(-1; 0), поэтому

(2)

Тангенсом угла ( 900) называют отношение , т.е.

      (3)

Так как 900 = 0, то знаменатель в формуле (3) обращается в нуль, значит,  при = 900 не определён.

Котангенсом угла  (00 1800) называется отношение . Котангенс угла обозначается символом . Таким  образом,

.      (4)

Так как 00 = 0 и  1800 = 0, то знаменатель в формуле (4) обращается в нуль, значит,  при = 0 и = 1800 не определён.

Советуем посмотреть:

Основное тригонометрическое тождество. Формулы приведения.

Формулы для вычисления координат точки

Теорема о площади треугольника

Теорема синусов

Теорема косинусов

Решение треугольников

Измерительные работы

Угол между векторами

Скалярное произведение векторов

Скалярное произведение в координатах

Свойства скалярного произведения векторов

Соотношения между сторонами и углами треугольника. Скалярное произведение векторов


Правило встречается в следующих упражнениях:

7 класс

Задание 1011,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 1013,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 1016,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 1041,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 1,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 2,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 4,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 5,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 16,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник

Задание 20,
Атанасян, Бутузов, Кадомцев, Позняк, Юдина, Учебник


В системе координат построим полуокружность радиуса (1) с центром в начале координат.

Vienibas_pusr.png

Как уже известно, в прямоугольном треугольнике синус острого угла определяется как отношение противолежащего катета к гипотенузе, а косинус острого угла определяется как отношение прилежащего катета к гипотенузе.

В треугольнике (AOX):

Так как радиус полуокружности (R = AO = 1), то

sinα=AX;cosα=OX

.

Длина отрезка (AX) равна величине координаты (y) точки (A), а длина отрезка (OX) равна величине координаты (x) точки (A):

Следовательно, для углов

0°≤α≤180°

 видно, что

−1≤cosα≤1;0≤sinα≤1

.

В прямоугольном треугольнике тангенс острого угла равен отношению противолежащего катета к прилежащему катету, а значит,  

Используя единичную полуокружность и рассмотренную информацию, определим синус, косинус и тангенс для

0°;90°;180°

.

sin0°=0;cos0°=1;tg0°=0;sin90°=1;cos90°=0;tg90° не существует;sin180°=0;cos180°=−1;tg180°=0.

Рассмотрим оба острых угла в треугольнике (AOX). Если вместе они образуют

90°

, то оба выразим через

α

.

Vienibas_pusr2.png

Если

sinα=AXAO;cosα=OXAO

, то

sin90°−α=OXAO;cos90°−α=AXAO

.

Видим, что справедливы равенства:

cos90°−α=sinα;sin90°−α=cosα.

Рассмотрим тупой угол, который также выразим через

α

.

Vienibas_pusr1.png

Справедливы следующие равенства:

sin180°−α=sinα;cos180°−α=−cosα.

Эти формулы называются формулами приведения:

cos90°−α=sinα;sin90°−α=cosα.

sin180°−α=sinα;cos180°−α=−cosα.

Если в треугольнике (AOX) применить теорему Пифагора, получаем

AX2+OX2=1

. Заменив отрезки соответственно синусом и косинусом, мы напишем  

Главное тригонометрическое тождество

Это тождество позволяет вычислить величину синуса угла, если дан косинус

(как уже отмечено, синус для углов

0°≤α≤180°

 только 0 или положительный):

sin2α+cos2α=1;sin2α=1−cos2α;sinα=1−cos2α 

— или величину косинуса угла, если дан синус:

sin2α+cos2α=1;cos2α=1−sin2α;cosα=±1−sin2α.

Для острых углов косинус положительный, а для тупых углов берём отрицательное значение.

План урока:

Тригонометрические функции тупых углов

Вычисление координат точки

Вычисление площади треугольника

Площадь параллелограмма

Теорема синусов

Теорема косинусов

Тригонометрические функции тупых углов

Впервые с тригонометрическими функциями мы познакомились в 8 классе. Определить их значение можно было с помощью прямоугольного треугольника, рассматривая отношения его сторон (катетов и гипотенуз). Но такой способ определения тригонометрических функций подходит только для острых углов, попадающих в интервал от 0 до 90°. Оказывается, есть способ для вычисления значений тригонометрических функций и от больших углов.

Построим на координатной плоскости полуокружность, центр которой располагается в начале координат, а радиус равен единице. Ее называют единичной полуокружностью. Проведем из точки (0; 0) луч под некоторым углом α, который пересечет полуокружность в некоторой точке М с координатами (х; у). Заметим, что каждому значению α соответствует своя точка М на единичной полуокружности:

1 trigonometriya

Опустим из М перпендикуляр на ось Ох в некоторую точку D. Тогда, если угол α острый,получается прямоугольный треугольник МOD, длины сторон которого можно определить так:

2 trigonometriya

Получается, что координаты точки M как раз и являются синусом и косинусом угла α. Логично считать, что если α – не острый угол, то всё равно координаты точки M будут определять синус и косинус угла α.

3 trigonometriya

Видно, что при тупом угле α точка М оказывается левее оси Оу, поэтому ее абсцисса становится отрицательной. Получается, что косинус может принимать отрицательные значения.

С помощью единичной полуокружности несложно выяснить значения синусов и косинусов для углов 0°, 90° и 180°. Они соответствуют координатам точек А, В и С на рисунке:

4 trigonometriya

Так как эти точки имеют координаты (1; 0), (0; 1) и (– 1; 0), то можно записать следующее:

5 trigonometriya

Используя это определение, найдем тангенс для углов 0° и 180°:

6 trigonometriya

Заметим, что для 90° использовать эту формулу не удастся, так как это приведет к делению на ноль. Поэтому считается, что для 90° значение тангенса не определено, то есть его нельзя вычислить.

Единичная полуокружность является дугой окружности, чей радиус равен единице, а центр находится в начале координат. То есть она может быть задана уравнением

7 trigonometriya

Тем самым мы доказали, что это тождество, которое показывает связь тригонометрических функций друг с другом, выполняется не только для острых углов, но и для всех углов из диапазона 0° ≤α ≤ 180°.

8 trigonometriya

Для вычисления значений тригонометрических углов тупых углов удобно пользоваться так называемыми формулами приведения. Их довольно много, и изучаются они в основном в 10 классе, нам же хватит всего двух формул:

9 trigonometriya

Например, пусть надо вычислить синус для угла 120°. Для этого мы представляем угол в виде разности, где в качестве уменьшаемого используется угол 180°:

10 trigonometriya

Убедиться в справедливости этих двух формул приведения можно с помощью такого построения:

11 trigonometriya

Точка М соответствует углу α, а точка K – углу (180° – α). Опустим из этих точек перпендикуляры МС и KD. Так как

12 trigonometriya

Получается, что ∆OKD и ∆ОМС – прямоугольные, у них есть одинаковый острый угол α, и их гипотенузы ОК и ОМ также одинаковы как радиусы одной окружности. Тогда эти треугольники равны, и поэтому

13 trigonometriya

Знак минус в первом из этих равенств показывает, что точки K отрицательная абсцисса. В итоге мы доказали две формулы приведения.

Задание. Вычислите sin 150°.

Решение. Представим угол 150° в виде разности:

14 trigonometriya

Вычисление координат точки

Пусть есть некоторая точка А(х;у) с неотрицательной ординатой. Соединим ее с началом координат прямой, которая образует угол α с осью Ох. Посмотрим, как связаны координаты А со значением α.

15 trigonometriya

Пусть луч ОА пересечет единичную окружность в точке М. Опустим из М и А перпендикуляры на Ох, в точки Н и С соответственно. Теперь сравним ∆ОМН и ∆ОАС. Они прямоугольные, и у них есть одинаковый угол α, следовательно, они подобны. Коэффициент подобия можно найти, поделив ОА на ОМ, при этом учтем, что ОМ = 1, так как М лежит на единичной полуокружности:

16 trigonometriya

Примечание. Данное доказательство не рассматривает частные случаи, когда точка А лежит непосредственно на осях Ох и Оу, и тогда подобные треугольники ∆ОМН и ∆ОАС построить не удается. Эти случаи можно рассмотреть отдельно и показать, что для них выведенные формулы также справедливы.

Задание. Точка А находится на расстоянии 3 от начала координат (точки О), причем луч ОА образует с осью Ох угол 135°. Найдите координаты точки А.

17 trigonometriya

Решение. Используя выведенные формулы, мы можем записать:

18 trigonometriya

Вычисление площади треугольника

В 8 классе мы уже познакомились с одной из формул для определения площади треугольника. Однако на практике возникают ситуации, когда удобнее использовать другие формулы, одну из которых мы сейчас выведем.

Пусть в произвольном ∆АВС известны две стороны, например, ВС (обозначим ее буквой а) и АС (ее обозначим как b). Также известна величина угла между ними:

19 trigonometriya

Разместим этот треугольник в системе координат так, чтобы точка С совпала с началом координат, в находилась на оси Ох и имела положительную абсциссу, А располагалась в первой четверти:

20 trigonometriya

В этом случае координаты А будут определяться формулами:

21 trigonometriya

22 trigonometriya

Найдите площадь МКН.

Решение.

23 trigonometriya

Задание. Используя калькулятор, найдите площадь треугольника со сторонами 14 и 7 см, если угол между ними равен 48°. Ответ округлите до десятых долей см2.

Решение. Подставляя числа в формулу, получаем:

24 trigonometriya

Задание. Диагонали прямоугольника пересекаются под углом 30°, причем они равны 10 см. Вычислите площадь этого прямоугольника.

Решение.

25 trigonometriya

Заметим, что диагонали прямоугольника при пересечении образуют не один, а два угла. Пусть в прямоугольнике АВСD диагонали пересекаются в точке О, и ∠АОВ = 30°. Тогда можно найти ∠ВОС, ведь он смежный с ∠АОВ:

26 trigonometriya

Чтобы найти площадь прямоугольника, мы можем найти площади 4 треугольников, из которых он состоит, и потом сложить их. Для каждого из этих треугольников нам известны две стороны (они составляют по 5 см) и угол между ними:

27 trigonometriya

Площадь параллелограмма

Из выведенной нами формулы площади треугольника вытекает и новая формула для площади параллелограмма. Пусть в параллелограмме нам известны смежные и угол между ними:

28 trigonometriya

На рисунке смежные стороны АВ и AD обозначены буквами и b, а угол между ними обозначен как α. Проведем диагональ BD. Площадь ∆ABD можно вычислить:

29 trigonometriya

Задание. Стороны параллелограмма имеют длины 8 и 11 см, а один из углов параллелограмма равен 30°. Какова площадь этого параллелограмма?

Решение. Просто подставляем данные в формулу

30 trigonometriya

Ответ: 44 см2.

Задание. Известна площадь параллелограмма MNEF, одна из его сторон и угол:

31 trigonometriya

Так как противоположные стороны в параллелограмме одинаковы, то MF также имеет длину 5:

MF = NE = 5

Запишем формулу для площади и подставим в нее известные данные:

32 trigonometriya

Теорема синусов

Пусть есть некоторый ∆АВС, в котором стороны мы обозначим буквами:

33 trigonometriya

Посчитаем его площадь, используя стороны b и c:

34 trigonometriya

Также площадь треугольника можно выразить через а и с:

35 trigonometriya

Полученная формула показывает, что в каждом треугольнике отношение стороны к синусу противолежащего угла – это константа, не зависящая от выбора стороны. Другими словами,в любом треугольнике стороны пропорциональны синусам углов, которые лежат против них. Это утверждение именуют теоремой синусов.

В большинстве задач достаточно выведенной формулы

36 trigonometriya

Однако можно дополнить теорему синусов, выяснив, чему же именно равны все эти три отношения. Для этого впишем треугольник в окружность, после чего построим диаметр BD:

37 trigonometriya

Пусть радиус этой окружности равен R, тогда диаметр BD будет вдвое больше:

38 trigonometriya

Теперь рассмотрим ∆ВСD. ∠С здесь – прямой, ведь это вписанный угол, опирающийся на полуокружность, то есть дугу в 180°. По определению синуса, которое мы давали ещё в 8 классе, можно записать:

39 trigonometriya

C учетом уже выведенного равенства (6) теорема синусов примет вид:

40 trigonometriya

С помощью теоремы синусов у любого треугольника можно найти две неизвестные стороны, если известны третья сторона и два угла. Процесс нахождение неизвестных элементов треугольника по уже известным элементам именуется решением треугольника. Всего у треугольника 6 элементов – три стороны и три угла. Для нахождения всех элементов в общем случае достаточно знать только 3 из них, а остальные можно найти, используя теорему синусов или иные геометрические соображения.

Задание. Решите треугольник, если одна из его сторон равна 14, а прилегающие к ней углы имеют величину 60° и 40°.

Решение.

41 trigonometriya

Обозначим описанный в условии треугольник как ∆МВК. Пусть МК = 14, ∠М = 60° и∠К = 40°. Тогда нам надо найти ∠В, МВ и ВК. Проще всего найти∠В, ведь в любом треугольнике все углы в сумме дают 180°:

42 trigonometriya

Обратите внимание, что так как углы 40° и 80° не являются табличными, то их значения надо вычислять на калькуляторе, а результат вычисления получается приближенным. В данном случае мы округлили его до сотых.

Осталось найти сторону ВК, это также делается с помощью теоремы синусов:

43 trigonometriya

Задание. В SRTS = 30°, R = 45°, а высота RM, опущенная на сторону TS, имеет длину 6. Решите SRT.

Решение.

44 trigonometriya

Теперь надо найти какую-нибудь сторону в ∆SRT. Для этого рассмотрим ∆RMS. Он прямоугольный, а потому для него можно записать:

45 trigonometriya

Для нахождения двух оставшихся сторон можно использовать теорему синусов:

46 trigonometriya

Задание. В параллелограмме MNEFMFE составляет 120°, а диагональ NF равна 24 и образует со стороной NE угол 40°. Найдите длину МN и MF.

Решение.

47 trigonometriya

Далее заметим, что ∠FNE и ∠MFN одинаковы, ведь они накрест лежащие при параллельных отрезках NE и MF и секущей NF:

48 trigonometriya

Теперь в ∆MNF известна сторона NF и все три угла. Это позволяет с помощью теоремы синусов найти и остальные две стороны:

49 trigonometriya

Задание. В окружности радиусом 5 построен вписанный угол величиной 30°. Определите длину хорды, на которую он опирается.

Решение.

50 trigonometriya

Решение. По теореме синусов мы можем записать, что

51 trigonometriya

Теорема косинусов

Теорема синусов помогает решать треугольники, в которых известны хотя бы два угла, а также одна из сторон. Но что делать в случае, если наоборот, даны две стороны, но только один угол? Здесь необходима другая теорема, которую именуют теоремой косинусов.

Возьмем произвольный треугольник со сторонами а, и c и поместим его на координатной плоскости так, как показано на рисунке:

52 trigonometriya

Обозначим угол между а и b как α. Тогда координаты А будут определяться так:

53 trigonometriya

Точка В в свою очередь будет иметь координаты (а; 0). Зная координаты А и В, мы можем найти квадрат расстояния между ними, то есть величину с2:

54 trigonometriya

Полученное соотношение как раз и является теоремой косинусов.

55 trigonometriya

Данная формула позволяет находить третью сторону треугольника, если известны две другие, а также угол между ними. Однако ее можно переписать так, чтобы с ее помощью можно было вычислять косинус угла, зная все три стороны треугольника:

56 trigonometriya

Это позволяет решать те треугольники, для которых теоремы синусов недостаточно.

Легко заметить, что теорема косинусов похожа на теорему Пифагора. Более того, если угол α = 90°, то формула теоремы косинусов превращается в теорему Пифагора, которая, таким образом, является ее частным случаем. По этой причине иногда теорему косинусов именуют обобщенной теоремой Пифагора.

Задание. Решите MNE, если

57 trigonometriya

Решение. По теореме косинусов находим сторону NE:

58 trigonometriya

Осталось найти ∠N и ∠Е. Для этого запишем теорему косинусов так, чтобы в ней фигурировал ∠N:

59 trigonometriya

Мы нашли cosN. Чтобы вычислить сам ∠N, следует использовать особую функцию на калькуляторе или компьютере, которая называется арккосинусом и является обратной для операции «извлечение косинуса». Более подробно она изучается уже в 10 классе. С ее помощью мы узнаем, что

60 trigonometriya

Обратите внимание, что обычно калькулятор выдает результат, показывая десятые и сотые доли градусы, не переводя их в минуты и секунды. Можно оставить ответ и в таком виде. При желании перевести сотые доли в минуты следует дробную часть умножить на 60:

61 trigonometriya

Задание. На различных сторонах угла∠А, равного 45°, отложены точки В и С так что

62 trigonometriya

Задание. Решите треугольник, если его стороны имеют длину 14, 18 и 20.

Решение.

63 trigonometriya

Решение. Здесь надо дважды применить теорему косинусов, чтобы найти какие-нибудь два угла в ∆АВС:

64 trigonometriya

∠C также можно найти через теорему косинусов, но проще просто вычесть из 180° два уже вычисленных угла:

65 trigonometriya

Во всех рассмотренных задачах на решение треугольника мы знали три элемента треугольника и по ним однозначно вычисляли три других элемента. Однако иногда это невозможно. Так, если в задаче помимо двух сторон указан угол, который НЕ лежит между ними, то в итоге задача может иметь два решения.

Задание. В MNE M составляет 60°, а стороны МЕ и NE имеют длины 10 и 9 соответственно. Какова длина MN?

66 trigonometriya

Решение. Теорему синусов здесь применить не удастся, так как для нее необходимо знать хотя бы два угла. Поэтому остается только записать теорему косинусов так, чтобы в ней использовался ∠M:

67 trigonometriya

Получили квадратное уравнение, решить его можно через дискриминант:

68 trigonometriya

В рамках данного урока мы узнали про теоремы синусов и косинусов и научились использовать их для решения треугольников. Также мы познакомились с новыми формулами для вычисления площадей треугольника и параллелограмма.

В курсе геометрии 8 класса, мы с вами уже знакомились с понятиями
синуса, косинуса, тангенса и котангенса для углов прямоугольного треугольника.
Давайте вспомним их.

Синусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение
противолежащего катета к гипотенузе.

 

Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называется
отношение прилежащего катета к гипотенузе.

 

Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называется
отношение противолежащего катета к прилежащему.

;  

Еще мы с вами учили таблицу синусов, косинусов для углов в 30, 45 и 60
градусов. Давайте вспомним ее.

Сегодня на уроке мы познакомимся с понятиями синуса, косинуса,
тангенса и котангенса произвольного угла из промежутка от 0 до 180º.

Построим в прямоугольной системе координат полуокружность радиус
которой равен 1 так, чтобы центр этой полуокружности совпадал с началом
координат.

Такую полуокружность мы назовем единичной полуокружностью. Из точки О
давайте проведем произвольный луч h. Этот луч
пересекает полуокружность с точке М (0;0). Угол между лучом h
и положительным направлением оси Ox обозначим за α.
Если луч h совпадает с положительным направлением оси Ox, то угол α равен 90º. Если луч h
совпадает с осью Oy, то угол α= 90º. Если луч
h совпадает с отрицательным направлением оси Ox, то угол α= 180º. Опустим из точки М
перпендикуляр на ось Ox и рассмотрим прямоугольный
треугольник ОМD.

Запишем элементы этого треугольника. Поскольку радиус полуокружности
равен 1, значит, ОM=1. Так как координаты точки М равны
x и y, то, очевидно, что МD=y, а ОD=x. Тогда , . Мы
получили, что синус острого угла равен ординате точки М, а косинус угла α
равен абсциссе точки М. По этим же формулам вычисляются синус и косинус для
углов в 90º и 180º.

Для любого угла  синусом
угла
 называется
ордината  точки
, а косинусом
угла
 абсцисса
 точки
 

Поскольку речь у нас идет о единичной полуокружности, то ордината
точки может изменятся от 0 до 1, значит, и синус угла α может принимать
значения от 0 до 1. Абсцисса точки М может изменятся от -1 до 1, то есть и
косинус угла α из промежутка от 0 до 180º может изменятся от -1 до 1.

Задача. Может ли:

а) абсцисса точки единичной полуокружности быть равна ?

б) ордината точки единичной полуокружности быть равна ?

Решение.

а) Поскольку полуокружность единичная, значит абсцисса точки должны
принадлежать промежутку от -1 до 1, то есть абсцисса точки может быть равна , но не
может быть равна 4 и 5.

б) Поскольку полуокружность располагается выше оси Ox,
то ординаты точек могут быть только из промежутка от 0 до 1, то есть ордината
точки может быть равна но не
может быть равна .

Дополним известную нам таблицу синусов косинусов:

Для определения sin 0º и cos 0º давайте рассмотрим луч ОА. На единичной
полуокружности точка А имеет координаты (1;0), значит , а .

Найдем теперь значение sin90 º и cos 90º. Этот угол задается лучом ОB.
Координаты точки B равны (0;1), значит, , .

Проводя аналогичные рассуждения, получим , .

Задача. Определить координаты точки , если:

а) ;   б) ;   в) .

Решение.

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

 

Ответ: ; ; .

Решим теперь обратную задачу.

Задача. Определить , , если:

а) ;   б) ;   в) .

Решение.

а)

 

б)

 

в)

 

Тангенсом острого угла мы называли отношение
. Эта же
формула справедлива для произвольного угла от 0º до 180º. Однако,
если угол равен  90º, то его cos 90º=0, а
значит, мы получим дробь, в знаменателе которой находится 0. Но на 0 делить
нельзя, поэтому для угла в 90º тангенс не существует. Таким образом, мы
немного уточнили определение тангенса.

Тангенсом угла , называется
.

Котангенсом острого угла мы называли отношение . Эта же
формула справедлива для произвольного угла от 0º до 180º. Однако,
если угол равен 0º или 180º, то sin равен 0,
а значит, мы получим дробь, в знаменателе которой находится 0. Но на 0 делить
нельзя, поэтому
,  –  не существует. Таким образом, мы немного уточнили
определение котангенса.

Котангенсом угла , называется
.

Задача. Определить , , если:

а) ;   б) ;   в) ;   г) ;   д) .

Решение.

 

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

 

г)

 

 

д)

 

    

Давайте занесем полученные данные в таблицу и составим таблицу
синусов, косинусов, тангенсов и котангенсов для углов 0º, 30º, 45º,
60º, 90º, 180º.

Подведем итоги урока. Сегодня на уроке мы определили, что Для любого угла  синусом угла  называется ордината  точки , а косинусом угла  абсцисса  точки  

Тангенсом угла ,  называется
.

Котангенсом угла , называется
.

Также мы дополнили известную нам таблицу значений синуса, косинуса и
тангенсов для некоторых углов.

Содержание:

На рисунке 2 изображены колебания маятника и показан график функции, описывающей смещение маятника от положения равновесия в зависимости от времени. Изучение процесса колебания маятника, а также многих других процессов в физике (механические, электромагнитные колебания, волны и т. д.) приводит к необходимости рассматривать тригонометрические функции действительного аргумента.

Единичная окружность - с примерами решения

Для изучения тригонометрических функций используется понятие единичной окружности.

Единичная окружность в тригонометрии

Единичную окружность называют также координатной окружностью. Единичная окружность - с примерами решения

Определение единичной окружности

Определение:

Окружность на координатной плоскости единичного радиуса с центром в начале координат (рис. 3) называется единичной окружностью.

Для того чтобы задать координатную окружность, нужно указать:

Точки на окружности будем получать путем поворота точки Единичная окружность - с примерами решения единичной окружности вокруг начала координат на заданный угол.

Точка Единичная окружность - с примерами решения (рис. 5) получена поворотом

Таким образом, при повороте точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения в заданном направлении получается точка Единичная окружность - с примерами решения единичной окружности.

Пример №1

Построить на единичной окружности точку Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом против часовой стрелки точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 6).

Единичная окружность - с примерами решения

Пример №2

Построить на единичной окружности точку Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом по часовой стрелке точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 7).

Пример №3

Построить на единичной окружности точку:

Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

а) Так как поворот на Единичная окружность - с примерами решения соответствует одному полному обороту, то необходимо выполнить поворот точки Единичная окружность - с примерами решения против часовой стрелки на Единичная окружность - с примерами решения (полный оборот). Точка Единичная окружность - с примерами решения совпадет с точкой Единичная окружность - с примерами решения (рис. 8, а).

Единичная окружность - с примерами решения

б) Так как Единичная окружность - с примерами решения то необходимо выполнить один полный оборот и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат против часовой стрелки на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 8, б).

в) Так как Единичная окружность - с примерами решения то необходимо выполнить два полных оборота и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат против часовой стрелки на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 8, в).

Пример №4

Построить на единичной окружности точку Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

Так как Единичная окружность - с примерами решения то необходимо выполнить три полных оборота и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат по часовой стрелке на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 9).

Единичная окружность - с примерами решения

Радианное измерение углов

По формуле длины окружности Единичная окружность - с примерами решения получим, что длина единичной окружности Единичная окружность - с примерами решения равна Единичная окружность - с примерами решения

На единичной окружности (рис. 10) легко отметить точки Единичная окружность - с примерами решения соответствующие углам поворота Единичная окружность - с примерами решения (четверть окружности), Единичная окружность - с примерами решения (половина окружности), Единичная окружность - с примерами решения (три четверти окружности), Единичная окружность - с примерами решения (вся окружность).

Числа Единичная окружность - с примерами решения — это радианная мера углов, градусная мера которых соответственно равна Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Угол в 1 радиан (от лат. radius — луч, радиус) — это центральный угол, опирающийся на дугу, длина которой равна радиусу окружности.

На рисунке 11 отмечена точка единичной окружности, соответствующая углу в 1 радиан. Длина дуги единичной окружности, соответствующей углу в 1 радиан, равна 1.

Так как Единичная окружность - с примерами решения радиан соответствует Единичная окружность - с примерами решения то градусная мера угла в 1 радиан равна:

Единичная окружность - с примерами решения

Сокращенное обозначение радиана «рад» чаще всего опускают.

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Чтобы выразить радианную меру угла Единичная окружность - с примерами решения в градусной, число Единичная окружность - с примерами решения умножить на Единичная окружность - с примерами решения

Например,

Единичная окружность - с примерами решения

На рисунке 12 показано соответствие между градусной и радианной мерой некоторых углов.

  • Заказать решение задач по высшей математике

Пример №5

Построить на единичной окружности точку Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом против часовой стрелки точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 13).

Единичная окружность - с примерами решения

В зависимости от того, в какую четверть координатной плоскости попадает точка Единичная окружность - с примерами решения говорят, что в такой же четверти находится угол Единичная окружность - с примерами решения

Например, углы Единичная окружность - с примерами решения находятся в первой четверти, углы Единичная окружность - с примерами решения и Единичная окружность - с примерами решения находятся во второй четверти, углы Единичная окружность - с примерами решения находятся в третьей четверти, а угол Единичная окружность - с примерами решения находится в четвертой четверти (рис. 14).

Углы Единичная окружность - с примерами решения соответствуют границам четвертей.

Пример №6

Определите, в какой четверти находится угол 3 рад.

Решение:

Единичная окружность - с примерами решения Так какЕдиничная окружность - с примерами решения то данный угол находится во второй четверти.

Примеры заданий и их решения

Пример №7

На единичной окружности отметьте точку, получаемую поворотом точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол:

Единичная окружность - с примерами решения

Решение.

а) Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом против часовой стрелки точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 15, а).

б) Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом по часовой стрелке точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (см. рис. 15, а).

в) Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом по часовой стрелке точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол 90° (рис. 15, б).

Единичная окружность - с примерами решения

г) Точку Единичная окружность - с примерами решения получаем поворотом против часовой стрелки точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (см. рис. 15, б).

Пример №8

Покажите, что точки:

Единичная окружность - с примерами решения — единичной окружности совпадают.

Решение:

а) Поскольку Единичная окружность - с примерами решения то, для того чтобы получить точку Единичная окружность - с примерами решения нужно выполнить один полный оборот и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат против часовой стрелки на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 16, а).

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Пример №9

На единичной окружности отметьте точку, получаемую поворотом точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол:

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

а) Так как Единичная окружность - с примерами решения то выполним один полный оборот и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат против часовой стрелки на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 17, а).

б) Так как Единичная окружность - с примерами решения то выполним три полных оборота и еще поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат по часовой стрелке на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 17, б).

Пример №10

Запишите все углы Единичная окружность - с примерами решения для которых точка Единичная окружность - с примерами решения совпадает с точкой:

Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

а) Отметим на единичной окружности точку Единичная окружность - с примерами решенияТак как, например, Единичная окружность - с примерами решения и т. п., то точки единичной окружности Единичная окружность - с примерами решения совпадают с точкой Единичная окружность - с примерами решения единичной окружности. Очевидно, что существует бесконечно много углов Единичная окружность - с примерами решения для которых точки единичной окружности Единичная окружность - с примерами решения совпадают. Эти углы могут быть получены в результате поворота точки Единичная окружность - с примерами решения на целое число полных оборотов по или против часовой стрелки (рис. 18), таким образом, Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Единичная окружность - с примерами решения

Пример №11

На единичной окружности отметьте точку, получаемую поворотом точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол:

Единичная окружность - с примерами решения

Решение:

а) Так как Единичная окружность - с примерами решения то выполним поворот точки Единичная окружность - с примерами решения вокруг начала координат на угол Единичная окружность - с примерами решения (рис. 19, а).

б) Поскольку Единичная окружность - с примерами решения то точка Единичная окружность - с примерами решения совпадает с точкой Единичная окружность - с примерами решения (рис. 19, б).

Единичная окружность - с примерами решения

  • Определение синуса и косинуса произвольного угла
  • Определение тангенса и котангенса произвольного угла
  • Соотношения между синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом одного и того же угла (тригонометрические тождества)
  • Функция y=sin x и её свойства и график
  • Раскрытие неопределенностей
  • Дробно-рациональные уравнения
  • Дробно-рациональные неравенства
  • Прогрессии в математике — арифметическая, геометрическая

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти своего брата в москве
  • Как найти лицевой счет телекарты
  • Как исправить день рождения подростку
  • Как найти отрицательные элементы массива паскаль
  • Как найти скорость движения конвейера