Синус в квадрате
Синус (sin) — это тригонометрическая функция, геометрически представляющая отношение противолежащего катета к гипотенузе в прямоугольном треугольнике.
sin 2 (x)=sin(x)*sin(x)
Значение синуса находится в диапазоне от -1 до +1.
Смотрите также калькулятор вычисления синуса угла.
Быстро выполнить эту простейшую математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор вычисления квадрата синуса (синуса в квадрате). С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете вычислить квадрат синуса любого угла.
Косинус в квадрате и синус в квадрате
Разбираемся с простыми понятиями: синус и косинус и вычисление косинуса в квадрате и синуса в квадрате.
Синус и косинус изучаются в тригонометрии (науке о треугольниках с прямым углом).
Поэтому для начала вспомним основные понятия прямоугольного треугольника:
Гипотенуза — сторона, которая всегда лежит напротив прямого угла (угла в 90 градусов). Гипотенуза — это самая длинная сторона треугольника с прямым углом.
Оставшиеся две стороны в прямоугольном треугольнике называются катетами.
Также следует помнить, что три угла в треугольнике всегда имеют сумму в 180°.
Теперь переходим к косинусу и синусу угла альфа (∠α) (так можно назвать любой непрямой угол в треугольнике или использовать в качестве обозначение икс — «x», что не меняет сути).
Синус угла альфа (sin ∠α) — это отношение противолежащего катета (сторона, лежащая напротив соответствующего угла) к гипотенузе. Если смотреть по рисунку, то sin ∠ABC = AC / BC
Косинус угла альфа (cos ∠α) — отношение прилежащего к углу катета к гипотенузе. Если снова смотреть по рисунку выше, то cos ∠ABC = AB / BC
И просто для напоминания: косинус и синус никогда не будут больше единицы, так как любой катит короче гипотенузы (а гипотенуза — это самая длинная сторона любого треугольника, ведь самая длинная сторона расположена напротив самого большого угла в треугольнике).
Косинус в квадрате, синус в квадрате
Теперь переходим к основным тригонометрическим формулам: вычисление косинуса в квадрате и синуса в квадрате.
Для их вычисления следует запомнить основное тригонометрическое тождество:
sin 2 α + cos 2 α = 1 (синус квадрат плюс косинус квадрат одного угла всегда равняются единице).
Из тригонометрического тождества делаем выводы о синусе:
sin 2 α = 1 — cos 2 α
или более сложный вариант формулы: синус квадрат альфа равен единице минус косинус двойного угла альфа и всё это делить на два.
sin 2 α = (1 – cos(2α)) / 2
Из тригонометрического тождества делаем выводы о косинусе:
cos 2 α = 1 — sin 2 α
или более сложный вариант формулы: косинус квадрат альфа равен единице плюс косинус двойного угла альфа и также делим всё на два.
cos 2 α = (1 + cos(2α)) / 2
Эти две более сложные формулы синуса в квадрате и косинуса в квадрате называют еще «понижение степени для квадратов тригонометрических функций». Т.е. была вторая степень, понизили до первой и вычисления стали удобнее.
Добавить интересную новость
Добавить анкету репетитора и получать бесплатно заявки на обучение от учеников
user->isGuest) »]) . ‘ или ‘ . Html::a(‘зарегистрируйтесь’, [‘/user/registration/register’], [‘class’ => »]) . ‘ , чтобы получать деньги $$$ за каждый набранный балл!’); > else user->identity->profile->first_name) || !empty(Yii::$app->user->identity->profile->surname))user->identity->profile->first_name . ‘ ‘ . Yii::$app->user->identity->profile->surname; > else echo ‘Получайте деньги за каждый набранный балл!’; > ?>—>
Формулы двойного угла в тригонометрии
Формулы двойного угла служат для выражения синусов, косинусов, тангенсов, котангенсов угла со значением 2 α , используя тригонометрические функции угла α . Данная статья познакомит со всеми формулами двойного угла с доказательствами. Будут рассмотрены примеры применения формул. В заключительной части будут показаны формулы тройного, четверного углов.
Список формул двойного угла
Для преобразования формул двойного угла следует помнить о том, что углы в тригонометрии имеют вид n α записи, где n является натуральным числом, значение выражение записывается без скобок. Таким образом, считается, что запись sin n α имеет то же значение, что и sin ( n α ) . При обозначении sin n α имеем аналогичную запись ( sin α ) n . Использование записи применимо для всех тригонометрических функций со степенями n .
Ниже приведены формулы двойного угла:
sin 2 α = 2 · sin α · cos α cos 2 α = cos 2 α — sin 2 α , cos 2 α = 1 — 2 · sin 2 α , cos 2 α = 2 · cos 2 α — 1 t g 2 α = 2 · t g α 1 — t g 2 α c t g 2 α — c t g 2 α — 1 2 · c t g α
Отметим, что данные формулы sin и cos применимы с любым значением угла α . Формула тангенса двойного угла справедлива при любом значении α , где t g 2 α имеет смысл, то есть α ≠ π 4 + π 2 · z , z является любым целым числом. Котангенс двойного угла существует при любом α , где c t g 2 α определен на α ≠ π 2 · z .
Косинус двойного угла имеет тройную запись двойного угла. Все они являются применимыми.
Доказательство формул двойного угла
Доказательство формул берет начало из формул сложения. Применим формулы синуса суммы:
sin ( α + β ) = sin α · cos β + cos α · sin β и косинуса суммы cos ( α + β ) = cos α · cos β — sin α · sin β . Предположим, что β = α , тогда получим, что
sin ( α + α ) = sin α · cos α + cos α · sin α = 2 · sin α · cos α и cos ( α + α ) = cos α · cos α — sin α · sin α = cos 2 α — sin 2 α
Таким образом доказываются формулы синуса и косинуса двойного угла sin 2 α = 2 · sin α · cos α и cos 2 α = cos 2 α — sin 2 α .
Остальные формулы cos 2 α = 1 — 2 · sin 2 α и cos 2 α = 2 · cos 2 α — 1 приводят к виду cos 2 α = cos 2 α = cos 2 α — sin 2 α , при замене 1 на сумму квадратов по основному тождеству sin 2 α + cos 2 α = 1 . Получаем, что sin 2 α + cos 2 α = 1 . Так 1 — 2 · sin 2 α = sin 2 α + cos 2 α — 2 · sin 2 α = cos 2 α — sin 2 α и 2 · cos 2 α — 1 = 2 · cos 2 α — ( sin 2 α + cos 2 α ) = cos 2 α — sin 2 α .
Для доказательства формул двойного угла тангенса и котангенса применим равенства t g 2 α = sin 2 α cos 2 α и c t g 2 α = cos 2 α sin 2 α . После преобразования получим, что t g 2 α = sin 2 α cos 2 α = 2 · sin α · cos α cos 2 α — sin 2 α и c t g 2 α = cos 2 α sin 2 α = cos 2 α — sin 2 α 2 · sin α · cos α . Разделим выражение на cos 2 α , где cos 2 α ≠ 0 с любым значением α , когда t g α определен. Другое выражение поделим на sin 2 α , где sin 2 α ≠ 0 с любыми значениями α , когда c t g 2 α имеет смысл. Чтобы доказать формулу двойного угла для тангенса и котангенса, подставим и получим:
t g 2 α = sin 2 α cos 2 α = 2 · sin α · cos α cos 2 α — sin 2 α = 2 · sin α · cos α cos 2 α cos 2 α — sin 2 α cos 2 α = 2 · sin 2 α cos 2 α 1 — sin 2 α cos 2 α = 2 · t g α 1 — t g 2 α c t g 2 α = cos 2 α sin 2 α = cos 2 α — sin 2 α 2 · sin α · cos = cos 2 α — sin 2 α sin 2 α 2 · sin α · cos α sin 2 α = cos 2 α sin 2 α — 1 2 · cos α sin α = c t g 2 α — 1 2 · c t g α
Примеры использования формул двойного угла
Данный пункт показывает несколько примеров решения с формулами двойного угла. Конкретные примеры помогут глубже понять изучаемый материал. Чтобы убедиться в справедливости формул 2 α для α = 30 ° , применим значения тригонометрических функций для этих углов. Если α = 30 ° , тогда 2 α = 60 ° . Проверим значения sin 60 ° = 2 · sin 30 ° · cos 30 ° , cos 60 ° = cos 2 30 ° — sin 2 30 ° .
Подставив значения, получим t g 60 ° = 2 · t g 30 ° 1 — t g 2 30 ° и c t g 60 ° = c t g 2 30 ° — 1 2 · c t g 30 ° . .
Известно, что sin 30 ° = 1 2 , cos 30 ° = 3 2 , t g 30 ° = 3 3 , c t g 30 ° = 3 и
sin 60 ° = 3 2 , cos 60 ° = 1 2 , t g 60 ° = 3 , c t g 60 ° = 3 3 , тогда отсюда видим, что
2 · sin 30 ° · cos 30 ° = 2 · 1 2 · 3 2 = 3 2 , cos 2 30 ° — sin 2 30 ° = ( 3 2 ) 2 — ( 1 2 ) 2 = 1 2 , 2 · t g 30 ° 1 — t g 2 30 ° = 2 · 3 2 1 — ( 3 3 ) = 3
и c t g 2 30 ° — 1 2 · c t g 30 ° = ( 3 ) 2 — 1 2 · 3 = 3 3
Проведя вычисления, можно сделать вывод, что справедливость для α = 30 ° подтверждена.
Основное использование тригонометрических формул двойного угла – это преобразования тригонометрических выражений. Рассмотрим пример применения двойного угла, года имеем угол, отличный от 2 α . В примере допускается применение формулы двойного угла 3 π 5 . Тогда его необходимо преобразовать, в результате чего получим α = 3 π 5 : 2 = 3 π 10 . Отсюда следует, что формула двойного угла для косинуса будет иметь вид cos 3 π 5 = cos 2 3 π 10 — sin 2 3 π 10 .
Представить sin 2 α 3 через тригонометрические функции, при α 6 .
Заметим, что из условия имеем 2 α 3 = 4 · α 6 . Тогда использовав 2 раза формулу двойного угла, выразим sin 2 α 3 через тригонометрические функции угла α 6 . Применяя формулу двойного угла, получим sin 2 α 3 = 2 · sin α 3 · cos α 3 . После чего к функциям sin α 3 и cos α 3 применим формулы двойного угла: sin 2 α 2 = 2 · sin α 3 · cos α 3 = 2 · ( 2 · sin α 5 · cos α 6 ) · ( cos 2 α 6 — sin α 6 ) = = 4 · sin α 6 · cos 3 α 6 — 4 · sin 3 α 6 · cos α 6
Ответ: sin 2 α 3 = 4 · sin α 6 · cos 3 α 6 — 4 · sin 3 α 6 · cos α 6 .
Формулы тройного, четверного и т.д. угла
Таким же образом выводятся формулы тройного, четверного и т.д. углов. Формулы тройного угла можно вывести из формул сложения двойного угла.
sin 3 α = sin ( 2 α + α ) = sin 2 α · cos α + cos 2 α · sin α = 2 · sin α · cos α · cos α + ( cos 2 α — sin 2 α ) · sin α = = 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α
При замене cos 2 α на 1 — sin 2 α из формулы sin 3 α = 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α , она будет иметь вид sin 3 α = 3 · sin α — 4 · sin 3 α .
Так же приводится формула косинуса тройного угла:
cos 3 α = cos ( 2 α + α ) = cos 2 α · cos α — sin 2 α · sin α = = ( cos 2 α — sin 2 α ) · cos α — 2 · sin α · cos α · sin α = cos 3 α — 3 · sin 2 α · cos α
При замене sin 2 α на 1 — cos 2 α получим формулу вида cos 3 α = — 3 · cos α + 4 · cos 3 α .
При помощи полученных формул преобразуем формулу тройного угла для тангенса и котангенса тройного угла:
t g 3 α = sin 3 α cos 3 α = 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α cos 3 α — 3 · sin 2 α · cos α = 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α cos 3 α cos 3 α — 3 · sin 2 α · cos α cos 3 α = = 3 · sin α cos α — sin 3 α cos 3 α 1 — 3 · sin 2 α cos 2 α = 3 · t g α — t g 3 α 1 — 3 · t g 2 α ; c t g 3 α = cos 3 α sin 3 α = cos 3 α — 3 · sin 2 α · cos α 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α = cos 3 α — 3 · sin 2 α · cos α sin 3 α 3 · sin α · cos 2 α — sin 3 α sin 3 α = = cos 3 α sin 3 α — 3 · cos α sin α 3 · cos 2 α sin 2 α — 1 = c t g 3 α — 3 · c t g α 3 · c t g 2 α — 1
Чтобы выводить формулы четвертой степени, имеет смысл представить 4 α как 2 · 2 α , тогда имеет место использование формулы двойного угла два раза. Для выводы формулы 5 степени, представляем 5 α в виде 3 α + 2 α , что позволит применить формулы тройного и двойного углов для ее преобразования. Таким же образом делаются преобразования разных степеней тригонометрических функций. Их применение достаточно редкое в тригонометрии.
Квадрат синуса, косинуса, тангенса, котангенса (альфа)
Уравнения разложения тригонометрических функций:
квадрат синус альфа, косинус альфа, тангенс альфа, котангенс альфа.
sin в квадрате
cos в квадрате
tg в квадрате
ctg в квадрате
- Подробности
-
Автор: Administrator
-
Опубликовано: 17 сентября 2011
-
Обновлено: 13 августа 2021
Основные тригонометрические формулы
Содержание
Связи между тригонометрическими функциями одного угла |
Тригонометрические функции суммы и разности двух углов |
Тригонометрические функции двойного угла |
Формулы понижения степени для квадратов тригонометрических функций |
Формулы понижения степени для кубов синуса и косинуса |
Выражение тангенса угла через синус и косинус двойного угла |
Преобразование суммы тригонометрических функций в произведение |
Преобразование произведения тригонометрических функций в сумму |
Выражение тригонометрических функций через тангенс половинного угла |
Тригонометрические функции тройного угла |
Связи между тригонометрическими функциями одного угла
Тригонометрические функции суммы и разности двух углов
Тригонометрические функции двойного угла
Формула | Название формулы |
sin 2α = 2 sin α cos α | Синус двойного угла |
cos 2α = cos 2α – sin2α cos 2α = 2cos 2α – 1 cos 2α = 1 – 2sin 2α |
Косинус двойного угла |
Тангенс двойного угла |
Синус двойного угла |
sin 2α = 2 sin α cos α |
Косинус двойного угла |
cos 2α = cos 2α – sin2α cos 2α = 2cos 2α – 1 cos 2α = 1 – 2sin 2α |
Тангенс двойного угла |
Формулы понижения степени для квадратов тригонометрических функций
Формула | Название формулы |
Выражение квадрата синуса через косинус двойного угла |
|
Выражение квадрата косинуса через косинус двойного угла |
|
Выражение квадрата тангенса через косинус двойного угла |
Формулы понижения степени для кубов синуса и косинуса
Формула | Название формулы |
Выражение куба синуса через синус угла и синус тройного угла |
|
Выражение куба косинуса через косинус угла и косинус тройного угла |
Выражение куба синуса через синус угла и синус тройного угла |
Выражение куба косинуса через косинус угла и косинус тройного угла |
Выражение тангенса через синус и косинус двойного угла
Преобразование суммы тригонометрических функций в произведение
Сумма синусов |
Разность синусов |
Сумма косинусов |
Разность косинусов |
Сумма тангенсов |
Разность тангенсов |
Преобразование произведения тригонометрических функций в сумму
Произведение синусов |
Произведение косинусов |
Произведение синуса и косинуса |
Выражение тригонометрических функций через тангенс половинного угла
Формула | Название формулы |
Выражение синуса угла через тангенс половинного угла |
|
Выражение косинуса угла через тангенс половинного угла |
|
Выражение тангенса угла через тангенс половинного угла |
Тригонометрические функции тройного угла
Формула | Название формулы |
sin 3α = 3sin α – 4sin3α | Синус тройного угла |
cos 3α = 4cos3α –3cos α | Косинус тройного угла |
Тангенс тройного угла |
Синус тройного угла |
sin 3α = 3sin α – 4sin3α |
Косинус тройного угла |
cos 3α = 4cos3α –3cos α |
Тангенс тройного угла |
Итак, в прошлый раз мы с вами успешно познакомились с тригонометрическими функциями — синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом. И чётко уяснили себе следующее:
1. Синус, косинус, тангенс и котангенс — это просто какие-то безразмерные числа. Отношения сторон в прямоугольном треугольнике. Для каждого конкретного угла — свои.
2. Тригонометрические функции крепко-накрепко связаны с углом. Знаем угол — знаем и все его тригонометрические функции. И наоборот.
Если не уяснили эти простые вещи, то добро пожаловать по ссылочке, пока не поздно. А мы продолжаем.
То, что между этой великолепной четвёркой существует тесная связь, не вызывает никаких сомнений. Всякая связь в математике задаётся, чаще всего, формулами. В тригонометрии формул — огромное количество. Это и формулы приведения, и формулы сложения, двойного угла, понижения степени и многие-многие другие.
В этом же уроке мы рассмотрим лишь самые главные из них. Они так и называются — основными тригонометрическими формулами. Их всего шесть.
Вот они:
Здесь «альфа» — какой-то угол.
Эти шесть формул — краеугольный камень всей тригонометрии. То, чего не знать нельзя. Если вы не знаете, чему равен, скажем, косинус тройного угла — не проблема. Никто вас не осудит. Но если вы не знаете, что sin2x+cos2x = 1, то будьте готовы получить заслуженную двойку. Вот так вот.
Сразу предупреждаю, что три последних формулы (4-6) очень часто выпадают из памяти. Почему-то… Можно, конечно, легко вывести эти формулы из первых трёх, но в тревожной боевой обстановке ЕГЭ, когда на карту поставлена ваша дальнейшая судьба… сами понимаете.) Но не переживайте, совсем скоро я вам покажу простой и наглядный способ вывести все эти формулы просто и безошибочно!
Из этих формул сразу видно, что они неразрывно связывают между собой синус, косинус, тангенс и котангенс одного и того же угла. Именно эти формулы нам позволяют находить все тригонометрические функции одного и того же угла, если известна хотя бы одна из них. Причём (важно!) не находя сам угол! Такие задания очень популярны как сами по себе, так и могут быть промежуточным этапом в более серьёзных заданиях. В тригонометрических уравнениях, к примеру. И особенно в высшей математике, в тех же пределах, интегралах, дифференциальных уравнениях и прочих крутых темах.
Кстати говоря, хочу обратить ваше внимание на один частый ляп в неправильном написании тригонометрических функций в степенях — в квадрате, в кубе и так далее.
Например, выражение квадрат синуса (или синус в квадрате) в тригонометрии пишется вот так:
sin2x
Двойка (т.е. степень) в этом случае пишется между углом и названием функции. Эта запись как раз и говорит нам о том, что в квадрат возводится именно сама функция (т.е. в нашем случае — синус).
А вот запись
sin x2
будет говорить уже о том, что в квадрат возводится, не синус угла, а только сам угол! Почувствуйте разницу, что называется.)
Во избежание путаницы, ещё раз (и навсегда!) всё то же самое, но со скобочками:
sin2x = (sin x)2
sin x2 = sin(x2)
Конечно, заниматься возведением углов в квадрат мы в школьной тригонометрии вряд ли будем. За ненадобностью.) Зато возведением функций в квадрат — постоянно. Так что привыкаем, не путаемся и пишем правильно.
Ну что, посмотрим на вывод основных формул? Чтобы всё встало на свои места. Зачем и почему? Да потому, что любая формула запоминается гораздо проще, если есть возможность её «пощупать» в реале, а не механически зазубривать и бездумно принимать на веру, как само собой разумеющееся.) Тем более что это не просто, а очень просто!
Вывод и смысл основных тригонометрических формул.
Первым делом, я снова нарисую наш старый добрый прямоугольный треугольник. Не обязательно по линеечке, по клеточкам, а просто схематично. От руки.
Как-то вот так:
Что нам понадобится ещё для дальнейшей работы?
1. Теорема Пифагора:
a2 + b2 = c2
2. Определения тригонометрических функций:
sin α = a/c
cos α = b/c
tg α = a/b
ctg α = b/a
3. Тождественные преобразования уравнений.
Всё. Вот и все инструменты.
А вот теперь начинается самое весёлое. Сейчас я беру нашу горячо любимую теорему Пифагора a2 + b2 = c2 и… начинаю всячески над ней издеваться, подвергая её всевозможным пыткам.) Результатами пыток станут целых три формулы из нашего списка!
Итак, пытка №1. Берём теорему Пифагора
a2 + b2 = c2
и делим обе части на квадрат гипотенузы. На с2. А чего? Имеем полное право! Любая формула — это тоже уравнение! И к любой формуле применимы все те же тождественные преобразования (перенос вправо/влево, умножение/деление), которые мы проделываем для «обычных» уравнений с иксом.
Что получим:
А вот теперь соображаем, уже из тригонометрии, что же такое a/c? Правильно, синус альфа! Противолежащий катет (a) к гипотенузе (c). А b/c? Косинус альфа! А дробь с2/с2 — это… это… единичка! Как и любое число, делённое само на себя, да. Элементарно, Ватсон!)
Так у нас с вами рождается на свет формула №1:
Эта формула — самая популярная во всей тригонометрии! По-другому её ещё называют основным тригонометрическим тождеством.
Она же, но записанная слегка по-другому (в зависимости от того, что именно надо выразить):
sin2α = 1 — cos2α
cos2α = 1 — sin2α
Эти две модификации формулы №1 весьма и весьма часто применяются в примерах по тригонометрии! Именно они позволяют легко перевращать синусы в косинусы (и наоборот). Имеет смысл запомнить.
А теперь продолжаем мучить теорему Пифагора дальше.) А что если в этот раз поделить обе части не на c2, а, скажем, на b2? Ну разве b2 чем-то хуже?!
Давайте поделим и посмотрим:
И снова соображаем из тригонометрии (и нашего рисунка), что же такое a/b. Верно, тангенс альфа! А c/b? Так сразу и не скажешь… Стоп! Но ведь что такое b/c — это же нам ясно! Это косинус альфа! У нас же в формуле стоит тот же косинус, только перевёрнутый вверх ногами — c/b. Значит, справа в скобках у нас стоит величина, обратная косинусу: 1/cos α.
Итого имеем следующее:
Переписываем в привычном виде и рождаем формулу №5:
А если поделить всё на a2? Верно! Получится шестая формула!
Попробуйте получить самостоятельно, очень полезно.)
Вторая, третья и четвёртая формулы выводятся совсем элементарно, исходя только из определения тригонометрических функций и элементарных действий с дробями. Теорема Пифагора здесь не нужна.
Что, например, у нас получится, если мы просто поделим синус на косинус?
Делим и получаем:
И все дела.) С котангенсом — аналогично.
А если перемножить тангенс и котангенс? Ну-ка, ну-ка…
Вот и вся премудрость. Убедились, насколько всё просто?)
Решение простейших заданий по тригонометрии.
Теория теорией, но нам ведь опыт наращивать надо, верно? Так что пора приступать к задачкам. Всё как всегда — от совсем простых и безобидных до вполне себе серьёзных.
Ну что, приступим?
1. Вычислить значение tg x, если ctg x = 1,25.
Здесь, ясное дело, надо искать формулу, связывающую тангенс и котангенс. Это четвёртая формула. Самое главное — сообразить, что вместо «альфа» можно писать любую другую букву. Лишь бы везде одна и та же была. Для нашего задания будет:
tg x · ctg x = 1
Можно прямо в эту формулу подставить значение ctg x = 1,25:
tg x · 1,25 = 1
Осталось лишь решить это простенькое уравнение. Да-да. Ещё раз подчёркиваю, что любая формула, любое соотношение, соединённое знаком равенства («=»), — это всегда уравнение! А там, где уравнение, там автоматически и тождественные преобразования уравнений, да…
Наше соотношение — это тоже уравнение. Где роль неизвестного играет tg x. Прошу заметить, не икс, а именно весь тангенс целиком! Вас же не смущает уравнение, скажем, y·1,25 = 1? Что вы обычно делаете в таких случаях? Правильно, делите обе части на 1,25, чтобы слева остался чистый игрек. Вот и здесь тоже делим обе части на 1,25, добиваясь слева чистого тангенса.
Делим и получаем:
tg x = 0,8
И все дела. Это и есть верный ответ.
Можно поступить иначе. Сначала выразить из общей формулы тангенс:
tg x = 1/ctg x
А уже теперь подставить вместо ctg x его значение 1,25. Получим то же самое. И так и эдак можно. Разницы — никакой. Но… если осознать смысл этой формулы поглубже, то можно получить очень простой и очень полезный практический приём.
Запоминаем:
Если единицу разделить на котангенс, то получим тангенс. И наоборот, единица, делённая на тангенс, даёт котангенс. Эти две функции взаимно обратны!
Что? Не знаете, как разделить единичку на число? Ну, это вопрос не к тригонометрии. Вопрос к шестому классу, к дробям… Как разделить? Да просто перевернуть это самое число и все дела!
Например:
— если tg x = 3/4, то ctg x = 4/3;
— если ctg x = 2, то tg x = 1/2;
— если tg x = 0,7 = 7/10, то ctg x = 10/7;
— если ctg x = 0,25 = 1/4, то tg x = 4.
И так далее и тому подобное. В общем, вы поняли…)
Продолжаем развлекаться?)
Например, классика жанра:
2. Известно, что β — острый угол в прямоугольном треугольнике.
Найти sinβ, если cosβ = 0,6.
Ищем формулу, связывающую синус и косинус. Это самая первая формула:
sin2β+cos2β = 1
Подставляем в неё известную нам величину 0,6 вместо косинуса:
sin2β+0,62 = 1
И считаем, как обычно:
sin2β+0,36 = 1
sin2β = 1 — 0,36
sin2β = 0,64
Вот, практически, и всё. У нас есть квадрат синуса. А нужен сам синус. Для этого осталось всего лишь извлечь корень и — ответ готов! Корень из 0,64 будет 0,8.
sinβ = 0,8
Задачка почти элементарная. Но словечко «почти» я здесь употребил не случайно. Почему? Дело всё в том, что ответ -0,8 тоже вполне себе подходит: (-0,8)2 тоже будет 0,64.
Два разных ответа получается. А нужен один. Второй — неправильный. Что делать? Да всё как обычно! Внимательно прочитать задание! Там зачем-то сказано: «… если β — острый угол…» А лишних слов в заданиях, как правило, не бывает, да… Именно эти слова — и есть дополнительная информация к решению.
Что такое острый угол? Это угол меньше 90 градусов. А у таких углов все тригонометрические функции (в том числе и синус, да…) всегда положительные. То есть, отрицательный ответ мы здесь просто отбрасываем. Имеем полное право.
Ответ: sinβ = 0,8
Собственно, на данном этапе нам такие тонкости особо не нужны. Пока… Ибо сейчас мы работаем только с прямоугольными треугольниками, где углы могут быть только острые. И не знаем, счастливые, что бывают и отрицательные углы, и углы в 1000 градусов… И у всех этих жутких углов тоже есть свои тригонометрические функции! С плюсом и с минусом. Всё от конкретного угла зависит.
А вот старшеклассникам без учёта знака — никак. К сожалению… Но не будем бежать впереди паровоза. Всему своё время.)
Решаем следующую задачку. Покруче.
Определить косинус острого угла β в прямоугольном треугольнике, если ctgβ = 4/3.
На первый взгляд, всё просто. Но попробуем найти в нашем списке формулу, связывающую котангенс и косинус. Ищем и… Вы правы! Такой формулы нету.) Надо как-то выкручиваться…
Можно работать с шестой формулой:
Подставим в эту формулу значение котангенса и преобразуем:
Выразим из этой пропорции (т.е. тоже уравнения!) квадрат синуса:
sin2β = 9/25
Итак, квадрат синуса у нас есть. Теперь его легко можно превратить в квадрат косинуса по первой формуле:
cos2β = 1 — sin2β
Извлекаем корень и определяем сам косинус:
Читаем ещё раз задание и вспоминаем, что у острого угла все тригонометрические функции всегда положительны. Отбрасываем отрицательное значение и получаем окончательный ответ:
cosβ = 4/5
Это был один способ. Можно решать и по-другому, через пятую формулу:
Для этого нам надо:
1) Превратить котангенс в тангенс по формуле №4;
2) Подставить значение тангенса в формулу;
3) Преобразовать выражение и выразить из него квадрат косинуса;
4) Извлечь корень и получить два значения косинуса;
5) Сообразить (из условия задания), что в прямоугольном треугольнике все тригонометрические функции всегда положительны. Отбросить отрицательный ответ и получить косинус.
Как видим, хрен редьки не слаще, да.) Но это ещё не всё. Для такого решения надо ещё вспомнить эти формулы! А если забыли? Собственно, в этом-то и кроется главная проблема в их применении. Да ещё и куча вычислений… В общем, не подарок…
Без паники! Для таких задачек есть очень простой и, главное, наглядный способ решения! Геометрический.) Читаем, вникаем и запоминаем.
Итак, нам дано: ctgβ = 4/3.
Нарисуем этот котангенс!
Да-да! Схематично. Как? Очень просто! Берём черновик и рисуем любой прямоугольный треугольник. Кривовато, от руки, даже не соблюдая пропорций. У нас не ИЗО и не черчение с вами.) Выбираем любой острый угол и обозначаем его «бета».
Вот так:
Вспоминаем теперь, что котангенс — это отношение прилежащего катета к противолежащему. И ставим на соответствующих катетах их длины. Какие? А какие в нашем котангенсе записаны! 4 и 3. Противолежащий катет a = 3, а прилежащий b = 4.
Кстати, прошу заметить, что реальные размеры треугольника нас совершенно не интересуют! Мы говорим сами себе: «Допустим, прилежащий к углу катет будет 4, а противолежащий — 3″. Тогда котангенс нашего угла β будет как раз 4/3, как и в задании.
Чего ещё нам не хватает для полного счастья? Гипотенузы нам не хватает! Не беда: Пифагор ещё никого не подводил.)
Считаем:
c2 = a2 + b2
c2 = 42 + 32 = 25
c = 5
Итак, гипотенуза равна пяти. Подписываем на картинке.)
А теперь считаем косинус прямо по заклинанию: отношение прилежащего катета к гипотенузе.
cosβ = b/c = 4/5
Всё! Быстро, правда?) Вот такой красивый графический способ-лайт. Безо всяких формул.) Ну… почти. Ведь теорему Пифагора всяко надо знать, да.)
Следующее задание.
Упростите выражение:
Что, внушает? В таких замороченных примерах необходимо понимать, что синусы и косинусы никоим образом не отменяют всей остальной математики. И подчиняются тем же самым общим правилам, что и обычные числа и буквы в алгебре! А именно — разложение на множители, формулы сокращённого умножения, раскрытие скобок, приведение подобных, сокращение дробей и т.п.
Вас же никак не смущает дробь
правда ведь? Хотя кого-то она, возможно, тоже смущает, да…
Естественно, к основным правилам алгебры добавляется ещё и специфика самой тригонометрии, от этого никуда не денешься. Собственно, с этой целью и разбираем соответствующий пример, да.)
Начнём с числителя нашей здоровенной дроби. Забудем на минутку про тригонометрию и прикинем, что там можно сделать, основываясь на обычных правилах алгебры. Да хотя бы вынести один синус за скобки! Верно, давайте вынесем:
sin3x·cos x + sin x·cos3x = sin x (sin2x·cos x+cos3x)
Ой, ещё и косинус вынести можно!
sin x (sin2x·cos x+cos3x) = sin x·cos x (sin2x+cos2x)
Вот так. Самые грамотные вообще сразу целиком вынесут произведение sin x·cos x за скобку. Знания и наблюдательность иногда очень помогают. Если они есть.)
А вот теперь и тригонометрия в дело вступает! Что у нас в скобочках? Да! В скобочках у нас — чистая формула №1. Или основное тригонометрическое тождество:
sin2x+cos2x = 1
От умножения на единичку выражение не меняется. Значит, числитель нашей дроби будет не что иное, как просто sin x·cos x.
Всё. Числитель упростили до упора. Работаем со знаменателем:
(1–sin x)(1+sin x)
А здесь что? Разность ква… Точно! Разность квадратов! Такая родная и знакомая формула:
(a—b)(a+b) = a2 — b2
Под буквой «a» здесь скрывается единичка, а под буквой «b» — выражение sin x. Ну и что? Важно понимать, что под буквами в алгебраических выражениях может скрываться всё что угодно! И числа, и синусы, и логарифмы, и степени — любые сложные выражения! Алгебре все выражения по плечу. Иначе она не была бы алгеброй, да…)
Вот и срабатываем прямо по формуле разности квадратов:
(1–sin x)(1+sin x) = 12 — (sin x)2 = 1 — sin2x
А вот теперь соображаем, уже из тригонометрии, что
1 — sin2x = cos2x
Вставляем упрощённые числитель и знаменатель в нашу дробь, сокращаем что сокращается и получаем:
Казалось бы, всё. В рамках алгебры 7-го класса такая дробь дальнейшему упрощению уже не поддаётся, но алгебра в этом примере и так постаралась на славу. Зато в рамках тригонометрии эта дробь вполне себе упрощается! Что же такое синус поделить на косинус? Тангенс, конечно же! Чистая формула №2.
Вот теперь всё. Значит, окончательный результат упрощения вот такой:
Эффект потрясающий, правда?
Запоминаем:
В тригонометрии очень популярны задания, где надо использовать алгебру 7-го класса. А именно — разложение на множители, формулы сокращённого умножения, раскрытие скобок, приведение подобных, сокращение дробей и т.п. Проверяем замороченные примеры на алгебру 7-го класса!
Ещё из той же оперы:
Докажите тождество:
Напоминаю, что страшная фраза «доказать тождество» всего лишь означает, что надо упростить обе части предлагаемого равенства (или какую-то одну, более сложную) и убедиться, что слева и справа стоит одно и то же выражение.
Вот и пробуем добраться до одинакового выражения! Начинаем с левой части. Превращаем тангенс в отношение синуса к косинусу по второй формуле:
Выражение в скобках превращаем в квадрат косинуса по первой формуле:
Подставляем, сокращаем косинусы и получаем:
Ну вот. Левая часть упрощена по максимуму. С правой частью аналогично — формулы №1 и №3 нам в помощь:
Вот и всё! Слева и справа мы получили совершенно одинаковые выражения! А именно — sinα·cosα. Что и требовалось доказать.)
Итак, самое главное.
Чётко уясняем: тригонометрические функции (синус, косинус, тангенс и котангенс) одного угла неразрывно связаны между собой основными тригонометрическими формулами. Если нам известна хотя бы одна из функций — значит, можно (при наличии необходимой дополнительной информации) вычислить и все остальные!
А теперь порешаем, как обычно.
Простенькие задачки:
1. Косинус острого угла равен 7/25. Найдите синус этого угла.
2. Известно, что β — угол в прямоугольном треугольнике. Найти tgβ, если sinβ = 15/17.
3. Найдите косинус острого угла A, если известно, что ctg A = 2,4.
Покруче:
4. Найдите значение выражения 4cos213° — 4 + 4sin213°.
5. Упростите выражение и найдите его значение, если sinβ = 1:
И совсем круто:
6. Известно, что tg y = 3. Найдите значение выражения:
Что, страшно? Мы такого не решали? Да, не решали. Но и самим поразмышлять тоже иногда полезно, да.) Подсказка: основное свойство дроби вам в помощь! Ну и формула №2 для тангенса, само собой.)
Ответы (в традиционном беспорядке):
Как разложить квадрат синуса, косинуса и тангенса?
Тригонометрические формулы понижения степени:
- sin2α = (1 – cos 2α) / 2,
- cos2α = (1 + cos 2α) / 2,
- tg2α = (1 – cos 2α) / (1 + cos 2α).
Эти формулы позволяют выразить квадрат любой тригонометрической функции через косинус двойного угла.
Для более высоких степеней можно использовать следующие формулы:
- sin3α = (3 sin α – sin 3α) / 4,
- cos3α = (3 cos α + cos 3α) / 4,
- sin4α = (cos 4α – 4 cos 2α + 3) / 8,
- cos4α = (cos 4α + 4 cos 2α + 3) / 8.
Источники:
- antidemidovich.ru — Антидемидович: Тригонометрические формулы понижения степени.
- school-collection.edu.ru — формулы понижения степени тригонометрических функций.
Дополнительно на Геноне:
- Как раскладывается на множители разность квадратов?
- Что такое теорема косинусов?
Последнее редактирование ответа: 23.05.2012
-
Оставить отзывОставить отзыв
Вы можете написать свои замечания к ответу, предложения об улучшении или просто поблагодарить автора. Комментарий, после проверки, увидят автор и редактор ответа. Будьте, пожалуйста, вежливыми. Спасибо!
Если Вы хотите получить уведомление об
исправлении ответа укажите свой e-mail:Неправильный формат адреса электронной почты
Похожие вопросы
- Что такое теорема косинусов?
- Чему равен синус 30 градусов?
- Чему равен синус 60 градусов?
- Что такое косинус?
- Что такое синус?
- Чему равен синус 90 градусов?
- Чему равен синус 45 градусов?
- Что такое тангенс?
- Чему равен косинус 0 градусов?
- Чему равен синус 0 градусов?
В соответствии с пользовательским соглашением администрация не несет ответственности за содержание материалов, которые размещают пользователи. Для урегулирования спорных вопросов и претензий Вы можете связаться с администрацией сайта genon.ru.
Размещенные на сайте материалы могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона №436-ФЗ от 29.12.2010 года «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию». Обращение к пользователям 18+.