Для связи в whatsapp +905441085890

Тригонометрические функции произвольного угла с примерами решения

Тригонометрические функции произвольного угла

Что такое угол и угловой градус, мы предполагаем известными читателю из курса геометрии.

.В теории тригонометрических функций угол рассматривается как величина, могущая принимать любые положительные и отрицательные значения, а также и значение, равное нулю.

Например, если луч OA (или вектор Тригонометрические функции произвольного угла), оставаясь в данной плоскости, совершит 10 полных оборотов вокруг точки О против движения часовой стрелки и еще ‘ повернется в том же направлении на угол 120°, то говорят, что этим движением луча OA образован угол, содержащий 360° • 10 + 120°, т. е. 3720°.

Тригонометрические функции произвольного угла

Допустим, что на рисунке 153 луч ОМ (или вектор Тригонометрические функции произвольного угла) изображает положение луча OA после указанного выше его вращения вокруг точки О. Тогда мы скажем что луч ОМ составляет с лучом Тригонометрические функции произвольного угла (или вектор Тригонометрические функции произвольного угла с вектором Тригонометрические функции произвольного угла) угол, содержащий 3720°.

Вращение луча OA в данной плоскости вокруг точки О может происходить в двух противоположных направлениях (против движения часовой стрелки и по ее движению).

Поэтому величину угла, полученного при вращении против движения часовой стрелки, принято выражать положительным числом, а образованного вращением по движению часовой стрелки — отрицательным числом.

Например, если луч Тригонометрические функции произвольного угла совершит 10 полных оборотов по движению часовой стрелки и повернется в том же направлении еще на 120°, то мы скажем, что этим движением образован угол, равный — 3720° (минус 3720°).

Если луч Тригонометрические функции произвольного угла совершит один полный оборот против движения часовой стрелки, то его положение совпадет с первоначальным, а угол, образованный этим движением, будет равен 360°. Если бы такое же вращение произошло по движению часовой стрелки, то угол был бы равен —360°.

Если луч Тригонометрические функции произвольного угла совершит пол-оборота против движения часовой стрелки, то он займет положение, противоположное первоначальному, а угол, образованный этим движением, будет равен 180°. Если бы такое же вращение произошло по движению часовой стрелки, то угол был бы равен — 180°.

Если луч Тригонометрические функции произвольного угла не совершив никакого движения, находится в положении, совпадающем с лучом Тригонометрические функции произвольного угла то и в этом случае принято считать, что совпадающие лучи Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла также составляют угол, причем такой угол считается равным нулю.

Углы, по абсолютной величине большие 360°, мы можем наблюдать, например, при завертывании или отвертывании гайки ключом, при вращении воздушного винта и т. п.

Угол, описанный минутной стрелкой часов за 6,25 часа, содержит — 360° • 6 + (— 90°), т. е. — 2250°. Секундная же стрелка за это время опишет угол— 135000°.

Синус

В круге произвольного радиуса r (рис. 154) проведем два взаимно перпендикулярных диаметра. Один из них, например Тригонометрические функции произвольного угла, назовем первым диаметром, а другой Тригонометрические функции произвольного угла — вторым.

Тригонометрические функции произвольного угла

Первый диаметр независимо от его положения называют иначе начальным или горизонтальным. Второй диаметр называют вертикальным. Эти диаметры делят круг на четыре четверти (квадранта):

первая четверть —.АОВ, вторая — Тригонометрические функции произвольного угла третья — Тригонометрические функции произвольного угла четвертая — Тригонометрические функции произвольного угла

Для удобства обозначений и формулировок примем продолженный первый диаметр за ось абсцисс Тригонометрические функции произвольного угла, а продолженный второй диаметр — за ось ординат Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 155).

Вектор Тригонометрические функции произвольного угла, соединяющий начало координат О с произвольной точкой М окружности, называется радиусом-вектором точки М. Координаты точки М как текущей точки обозначим буквами х и у.

Радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла называется начальным положением вращающегося радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла.

Пусть текущий (подвижный) радиус-вектор совершил в плоскости координат вокруг точки О некоторое вращение в ту или другую сторону, начиная со своего начального положения Тригонометрические функции произвольного угла, и, наконец, занял положение ОМ. Каков бы ни был угол поворота Тригонометрические функции произвольного угла положительный или отрицательный, больший или меньший по абсолютной величине 360°), т. е. где бы ни расположился вектор Тригонометрические функции произвольного угла, отношение Тригонометрические функции произвольного угланазывают синусом угла Тригонометрические функции произвольного угла и обозначают символом sin Тригонометрические функции произвольного угла. Таким образом, Тригонометрические функции произвольного угла (у — ордината конца текущего радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла, а r — его длина).

Длина r радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла является всегда положительным числом. Ордината же у положительна лишь для точек, лежащих в четвертях I и II; для точек же, лежащих в четвертях III и IV, она отрицательна. Для точек, лежащих на границе между верхней и нижней плоскостями, т. е. на оси Тригонометрические функции произвольного угла, ордината у равна нулю.

Теорема:

Величина sin Тригонометрические функции произвольного угла, т. е. отношения Тригонометрические функции произвольного угла, не зависит от величины радиуса окружности.

Тригонометрические функции произвольного угла

Доказательство.

Возьмем две окружности с радиусами Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 156) и пусть

Тригонометрические функции произвольного угла

Пользуясь подобием треугольников и учитывая знаки ординат Тригонометрические функции произвольного угла получим

Тригонометрические функции произвольного угла

Это равенство справедливо, где бы ни оказался расположенным радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла. Теорема доказана.

Графический способ нахождения приближен-ного значения отношения Тригонометрические функции произвольного угла. Построим на миллиметровой бумаге с помощью транспортира угол 20° (рис. 157) и опишем из его вершины как из центра окружность радиусом 100 мм.

На рисунке 157 оказалось, что у = MP = 34 мм. Следовательно, для угла 20° отношение Тригонометрические функции произвольного угла (т. е. значение синуса угла в 20°) равно Тригонометрические функции произвольного угла т. е. 0,34 с точностью до 0,01. Итак, sin 20° = 0,34. Таким же способом можно находить значение отношения Тригонометрические функции произвольного угла и для любых других углов.

С помощью других (более совершенных) способов можно находить значение отношения Тригонометрические функции произвольного угла с любой степенью точности. Например, для угла 20° отношение Тригонометрические функции произвольного угла с точностью до 0,00001 равно 0,34202, т. е. sin 20° = 0,34202.

Тригонометрические функции произвольного угла

Обратим внимание на то, что синусы углов, очень близких к нулю, являются числами, также очень близкими к нулю. Например,
sin 2° = 0,0349; sin 1° = 0,0175;
sin 30′ = 0,0087; sin 10′ = 0,0029.

Синусы углов, близких к 90°, близки к единице. Например,
sin 88° = 0,9994; sin 89° = 0,9998; sin 89°30′ = 0,9999.

Изменение синуса. Характер происходящих изменений синуса угла (т. е. отношения Тригонометрические функции произвольного угла) при изменениях угла Тригонометрические функции произвольного угла можно записать в виде следующей таблицы:

Тригонометрические функции произвольного угла

Таблица значений sin а с точностью до 0,001 для углов от 1 до 89°

Тригонометрические функции произвольного угла

Таблицу (А) нужно читать и понимать так: если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 0 до 90°, то sin Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 0 до 1; если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 90 до 180°, то sin Тригонометрические функции произвольного угла убывает от 1 до 0 и т. д. Если угол Тригонометрические функции произвольного угла станет возрастать от 360 до 450°, то sin Тригонометрические функции произвольного угла снова станет возрастать от О до 1, т. е. процесс изменения sin Тригонометрические функции произвольного угла станет повторяться после каждого полного оборота радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла. Поэтому

sin (360° n + а) = sin а,

где n — любое целое число (положительное, отрицательное или нуль).

Обратим внимание на то, что

Тригонометрические функции произвольного угла

Каждому значению Тригонометрические функции произвольного угла соответствует единственное определенное значение sin Тригонометрические функции произвольного угла, т. е. sin Тригонометрические функции произвольного угла есть однозначная функция аргумента Тригонометрические функции произвольного угла.

Значения функции sin а суть числа отвлеченные.

С изменением угла Тригонометрические функции произвольного угла изменяется и sin Тригонометрические функции произвольного угла. Однако могут быть случаи, когда неодинаковые углы имеют одинаковые синусы. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Синус по своему абсолютному значению никогда не может быть больше единицы, т. е.

Тригонометрические функции произвольного угла

Примечание:

Символ sin не является синусом, а является лишь знаком синуса. Выражение же sinТригонометрические функции произвольного угла уже является синусом, а именно синусом угла Тригонометрические функции произвольного угла.

Тригонометрические функции произвольного угла

Синус острого угла. В прямоугольном треугольнике ОМР (рис. 158) с острым углом Тригонометрические функции произвольного угла отрезок MP есть катет, противолежащий углу Тригонометрические функции произвольного угла, а отрезок ОМ есть гипотенуза. Поэтому синус острого угла Тригонометрические функции произвольного угла прямоугольного треугольника есть отношение катета, противолежащего углу Тригонометрические функции произвольного угла, к гипотенузе.

Тригонометрические функции произвольного угла

Пусть в прямоугольном треугольнике катеты равны а и b, гипотенуза равна с и острые углы обозначены Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 159). Тогда

Тригонометрические функции произвольного угла

Задача:

Найти сторону вписанного в круг правильного девятиугольника по данному радиусу круга.

Тригонометрические функции произвольного угла

Пусть радиус круга равен r, а хорда АВ есть сторона правильного девятиугольника. Пусть Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 160). Тогда

Тригонометрические функции произвольного угла

Из прямоугольного треугольника АОС следует, что sin 20° = Тригонометрические функции произвольного угла
Отсюда Тригонометрические функции произвольного углаТригонометрические функции произвольного углаТригонометрические функции произвольного угла

С грубым приближением сторона правильного вписанного в круг девятиугольника равна Тригонометрические функции произвольного угла.

Косинус

Все вопросы, изложенные в предыдущем параграфе, относительно отношения Тригонометрические функции произвольного угла т. е. синуса угла, распространяются соответствующим образом и на отношение Тригонометрические функции произвольного угла. Отношение Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 158) называется косинусом угла Тригонометрические функции произвольного угла и обозначается символом cos Тригонометрические функции произвольного угла.

Итак, Тригонометрические функции произвольного угла

Абсцисса х конца радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла положительна лишь для точек, расположенных в четвертях I и IV; для точек же, лежащих в четвертях II и III, она отрицательна. Для точек, лежащих на границе между левой и правой полуплоскостями, т. е. на оси Тригонометрические функции произвольного угла, абсцисса х равна нулю.

Обратим внимание на то, что отношение Тригонометрические функции произвольного угла для угла, близкого к нулю, т. е. косинус угла, близкого к нулю, близок к единице. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Косинусы углов, близких к 90°, близки к нулю. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Изменение косинуса. Характер происходящих изменений косинуса угла (т. е. отношения Тригонометрические функции произвольного угла при изменении угла Тригонометрические функции произвольного угла можно записать в виде следующей таблицы:

Тригонометрические функции произвольного угла

Эту таблицу нужно читать и понимать так: если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 0 до 90°, то косинус убывает от 1 до 0; если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 90 до 180°, то cosТригонометрические функции произвольного угла убывает от 0 до — 1 и т. д.

Если угол Тригонометрические функции произвольного угла станет возрастать от 360 до 450°, то cos Тригонометрические функции произвольного угла снова станет убывать от 1 до 0, т. е. процесс изменения cos Тригонометрические функции произвольного угла станет повторяться после каждого полного оборота радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла. Поэтому

Тригонометрические функции произвольного угла

где n — любое целое число.

Обратим внимание на то, что

Тригонометрические функции произвольного угла

Каждому значению Тригонометрические функции произвольного угла соответствует единственное определенное значение cos Тригонометрические функции произвольного угла, т. е. cos Тригонометрические функции произвольного угла есть однозначная функция аргумента Тригонометрические функции произвольного угла.

Значения функции cos Тригонометрические функции произвольного угла суть числа отвлеченные.

С изменением угла а изменяется и cos Тригонометрические функции произвольного угла. Однако могут быть случаи, когда неодинаковые углы имеют одинаковые косинусы. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Косинус по своему абсолютному значению не может быть больше единицы, т. е. |cosТригонометрические функции произвольного угла < 1 , или — 1 cosТригонометрические функции произвольного угла < 1.

Тригонометрические функции произвольного угла

Косинус острого угла прямоугольного треугольника. В прямоугольном треугольнике ОМР (рис. 161) с острым углом Тригонометрические функции произвольного угла отрезок ОР есть катет, прилежащий к углу Тригонометрические функции произвольного угла, а отрезок ОМ есть гипотенуза. Поэтому косинус острого угла Тригонометрические функции произвольного угла прямоугольного треугольника есть отношение прилежащего катета к гипотенузе.

Тригонометрические функции произвольного угла

Пусть в прямоугольном треугольнике имеются катеты а и b гипотенуза с, а острые углы обозначены Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 162), тогда

Тригонометрические функции произвольного угла

Тангенс

Отношение Тригонометрические функции произвольного угла (см. рис. 161) называется тангенсом угла Тригонометрические функции произвольного угла и обозначается символом tg Тригонометрические функции произвольного угла. Итак, tg Тригонометрические функции произвольного угла = Тригонометрические функции произвольного угла.

Отношение Тригонометрические функции произвольного угла для угла, близкого к нулю, т. е. тангенс угла, близкого к нулю, является числом, близким к нулю. Например, tg 2° = 0,035;
tg 1° = 0,017.

Если угол близок к 90°, но меньше, чем 90°, то его тангенс будет положительным числом, которое тем больше, чем ближе угол к 90°.

Когда радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла окажется расположенным в четверти I, то и ордината у и абсцисса x будут положительными, а потому будет положительным и отношение Тригонометрические функции произвольного угла, т. е. tg Тригонометрические функции произвольного угла.

Если радиус-вектор окажется в четверти II, то tgТригонометрические функции произвольного угла < 0.
Для четверти III tgТригонометрические функции произвольного угла > 0 и для четверти IV tgТригонометрические функции произвольного угла < 0.

Если угол близок к 90°, но больше, чем 90°, то отношение Тригонометрические функции произвольного угла, т. е. tg Тригонометрические функции произвольного угла, будет числом отрицательным, которое по своей абсолютной величине тем больше, чем ближе угол к 90°.

Изменение тангенса. Изменения тангенса даны на следующей таблице:

Тригонометрические функции произвольного угла

Читается так: если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 0 до 90°, то tgТригонометрические функции произвольного угла возрастает от нуля до плюс бесконечности; если угол Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от 90 до 180° , то tg Тригонометрические функции произвольного угла возрастает от минус бесконечности до нуля и т. д.

Процесс изменения tg Тригонометрические функции произвольного угла повторяется после каждого пол-оборота радиуса-вектора Тригонометрические функции произвольного угла. Поэтому

tg(180° n + Тригонометрические функции произвольного угла) = tga,

где n — любое целое число.

Обратим внимание на то, что tg 0° = tg 180° = tg 360° = =tg (—180°)=
= tg (— 360°)=0. Тангенс угла 90° не существует, так как при Тригонометрические функции произвольного угла = 90° абсцисса x обращается в нуль и отношение Тригонометрические функции произвольного угла теряет смысл.

По такой же причине не существует и тангенса угла 270°.

Наряду с этим принято писать, что Тригонометрические функции произвольного угла (читается так: тангенс угла 90° равен плюс или минус бесконечности).

Также Тригонометрические функции произвольного угла

Мы сказали, что tg 90° не существует и что Тригонометрические функции произвольного угла. Но в этих двух утверждениях нет противоречия. Когда мы говорим, что тангенс равен бесконечности, то это и значит, что он не существует.

Запись Тригонометрические функции произвольного угла характеризует картину изменения тангенса вблизи угла 90° слева и справа от него. Когда угол Тригонометрические функции произвольного угла приближается к 90°, оставаясь меньше 90°, тангенс принимает положительные неограниченно возрастающие значения. Когда же угол Тригонометрические функции произвольного угла, приближаясь к 90°, остается больше 90°, то тангенс принимает отрицательные значения, также неограниченно возрастающие по своей абсолютной величине.

Каждому значению Тригонометрические функции произвольного угла, взятому на промежутке (0°; 90°) или (90°; 180°) и т. д., соответствует единственное определенное значение tgТригонометрические функции произвольного угла, т. е. tgТригонометрические функции произвольного угла есть на каждом из указанных промежутков однозначная функция аргумента Тригонометрические функции произвольного угла.

Значения функции tg Тригонометрические функции произвольного угла есть числа отвлеченные.

С изменением угла Тригонометрические функции произвольного угла изменяется и tg Тригонометрические функции произвольного угла. Однако могут быть случаи, когда неодинаковые углы имеют одинаковые тангенсы. Например,
tg 225° = tg 45° = 1.

Функция tgТригонометрические функции произвольного угла, изменяясь, может принимать любое действительное значение.

Тангенс острого угла прямоугольного треугольника. В прямоугольном треугольника ОМР (см. рис. 161) с острым углом Тригонометрические функции произвольного угла отрезок MP есть катет, противолежащий углу Тригонометрические функции произвольного угла, а ОР прилежащий. Поэтому тангенс острого угла прямоугольного треугольника есть отношение противолежащего катета к прилежащему.

Возьмем прямоугольный треугольник с катетами a и b, гипотенузой с и острыми углами Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 163); тогда

Тригонометрические функции произвольного угла

Замечание:

Функции sinТригонометрические функции произвольного угла, cos Тригонометрические функции произвольного угла, tg Тригонометрические функции произвольного угла возникли исторически из таких задач, в которых надо было находить одни элементы треугольника в зависимости от других. Поэтому эти функции получили название тригонометрических функций. Слово «тригонометрия» составлено из греческих слов: «тригоном» — треугольник и «метрезис» — измерение. Но тригонометрические функции оказались необычайно мощным средством для решения не только геометрических вопросов, а но и многочисленных весьма важных вопросов математического анализа, естествознания и техники.

Тригонометрические функции произвольного угла

Замечание:

Знак sin называется не синусом, а лишь знаком синуса и сам по себе никакой величины не изображает. Он является знаком нового математического действия. Это относится и к знакам cos или tg.

Значения всех тригонометрических функций суть числа отвлеченные.

Замечание:

Выражение Тригонометрические функции произвольного угла надо понимать как Тригонометрические функции произвольного угла. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Сказанное распространяется и на остальные тригонометрические функции.

Функции углов 30, 60 и 45°

Возьмем прямоугольный треугольник с острым углом 30° (рис. 164). Обозначим катет, лежащий против угла в 30°, буквой Тригонометрические функции произвольного угла. Тогда гипотенуза будет равна ; другой катет будет равен (по теореме Пифагора) Тригонометрические функции произвольного угла. Поэтому

Тригонометрические функции произвольного угла

Возьмем прямоугольный треугольник с острым углом 45° (рис. 165). Обозначим каждый из равных катетов буквой а. Тогда гипотенуза будет равна Тригонометрические функции произвольного угла. Поэтому

Тригонометрические функции произвольного угла

Радианное измерение углов

Для измерения углов употребляются две основные единицы: градус и радиан.

Градус есть Тригонометрические функции произвольного угла часть прямого угла.

Радианом называется такой центральный угол, которому соответствует дуга, по длине равная радиусу. Угол АОМ будет радианом, если длина дуги АвМ равна длине радиуса OA (рис. 166). Если длина дуги в два раза больше длины радиуса, то центральный угол будет содержать два радиана. Если точка М пройдет по окружности путь, равный, например, 40 радиусам, то угол, описанный радиусом-вектором Тригонометрические функции произвольного угла, будет содержать 40 радианов и т. д.

Если длина дуги равна l, а длина радиуса R, то число радианов w, содержащихся в соответствующем угле, будет равно отношению Тригонометрические функции произвольного угла ,
т. е.

Тригонометрические функции произвольного угла
Тригонометрические функции произвольного угла

Предполагается, что длина дуги и длина радиуса выражаются в одной и той же единице длины.

При Тригонометрические функции произвольного угла

Тригонометрические функции произвольного угла

Следовательно, полный угол, т. е. угол в 360°, содержит 2 Тригонометрические функции произвольного угла радианов.

Развернутый угол содержит Тригонометрические функции произвольного угла радианов. Так как в развернутом угле содержится 180°, то Тригонометрические функции произвольного угла радианов содержат 180°, а один радиан 180° равен Тригонометрические функции произвольного угла

Взяв Тригонометрические функции произвольного угла = 3,14159, получим, что 1 радиан = 57°17’44». Нельзя говорить, что Тригонометрические функции произвольного угла равно 180°, а следует говорить Тригонометрические функции произвольного угла радианов равны 180°.

Если же взять, скажем, Тригонометрические функции произвольного угла рублей, то получится нечто другое, а именно получится приблизительно 3 рубля 14 копеек.

Чтобы перевести градусное измерение в радианное, надо исходить из равенства

180° = Тригонометрические функции произвольного угла радианам.

Найдем, например, радианное измерение угла 75°.

Тригонометрические функции произвольного угла

Чтобы перевести радианное измерение в градусное, надо исходить из равенства

Тригонометрические функции произвольного угла

Найдем, например, градусное измерение угла, содержащего Тригонометрические функции произвольного угла радианов.

Тригонометрические функции произвольного угла

Полезно запомнить значения простейших углов в радианном измерении, приводимые в нижеследующей таблице:

Тригонометрические функции произвольного угла

2* я/2 я/4 я/6 | я/8 2*/3 5д/6 Зя/2

Тригонометрические функции отвлеченного числа

Выражение, например, sin 2° означает синус угла, содержащего 2°.

Общепринято считать, что по определению выражение sin 2, т. е. синус отвлеченного числа 2, есть синус угла, содержащего два радиана. Выражение sin 3 есть синус угла, содержащего три радиана; sin 0,184 есть синус угла, содержащего 0,184 радиана; sin (cos 60°) есть синус угла, содержащего Тригонометрические функции произвольного угла радиана; sin Тригонометрические функции произвольного угла есть синус угла, cодержащего Тригонометрические функции произвольного угла радианов, т. е. угла, содержащего 180°, и т. д. Очевидно, что

Тригонометрические функции произвольного угла

так как угол, содержащий 2 радиана, оканчивается в четверти II, а угол, содержащий 5 радианов, — в четверти IV. Очевидно также, что

Тригонометрические функции произвольного угла

Запись sinТригонометрические функции произвольного угла = sin 180° является правильной; запись же Тригонометрические функции произвольного угла = 180° будет неправильной, так как не Тригонометрические функции произвольного угла равняется 180°, а Тригонометрические функции произвольного угла радианов равняются 180°.

Все сказанное о синусе отвлеченного числа распространяется соответствующим образом и на остальные тригонометрические функции.

Определение:

Тригонометрической функцией отвлеченного числа х (числового аргумента х) называется функция угла, содержащего х радианов.

В дальнейшем мы будем употреблять на равных правах выражения: «тригонометрическая функция угла» или «тригонометрическая функция числа». Например, говорить «синус угла» или «синус числа» и т. д.

Таблица
значений синуса числового аргумента х (с точностью до 0,0001) для значений от х= 0 до х= 1,5, взятых через 0,1

Тригонометрические функции произвольного угла

Таблица
значений некоторых углов в радианной и градусной мере

Тригонометрические функции произвольного угла

Более полные таблицы значений тригонометрических функций числового аргумента и значений углов в радианной и градусной мере имеются, например, в книге «Математические таблицы» (пособие для учителей, Учпедгиз, 1952 г.).

Первые три группы формул

Выражения функций угла —Тригонометрические функции произвольного угла через функции угла Тригонометрические функции произвольного угла
(первая группа формул)

Концы радиусов-векторов, соответствующих углам — Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла, имеют одну и ту же абсциссу х (рис. 167). Поэтому cos(— Тригонометрические функции произвольного угла) = cos Тригонометрические функции произвольного угла. Например,

Тригонометрические функции произвольного угла

Это означает, что косинус является четной функцией (см. стр. 347).

Концы радиусов-векторов, соответствующих углам — Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла, имеют одинаковые по абсолютной величине и противоположные по знаку ординаты (см. рис. 167). Поэтому sin (—Тригонометрические функции произвольного угла) =— sin Тригонометрические функции произвольного угла. Например, ‘

Тригонометрические функции произвольного угла

Это означает, что синус является нечетной функцией (см. стр. 347).

Тригонометрические функции произвольного угла

Концы радиусов-векторов, соответствующих углам —Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла, имеют одну и ту же абсциссу х и ординаты, одинаковые по абсолютной величине, но противоположные по знаку (см. рис. 167). Поэтому

tg (- Тригонометрические функции произвольного угла) = — tgТригонометрические функции произвольного угла.

Например.

Тригонометрические функции произвольного угла

Это означает, что тангенс является также нечетной функцией. Итак, мы получили первую группу формул:

Тригонометрические функции произвольного угла

Формулы приведения (вторая группа формул)

Формулами приведения называются следующие формулы:

Тригонометрические функции произвольного угла
Тригонометрические функции произвольного угла

Заучивать эти формулы не нужно. Нужно лишь усвоить правило, по которому они записываются. Разъясним это правило.

Перед правой частью формулы ставится знак минус лишь в тех случаях, когда левая часть (в предположении, что Тригонометрические функции произвольного угла— острый положительный угол) является числом отрицательным.

Примеры:

sin (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) является отрицательным числом, так как
180° < 180° +Тригонометрические функции произвольного угла < 270°. Поэтому в формуле

sin (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) = — sinТригонометрические функции произвольного угла

в правой части поставлен знак минус.

sin (180° — Тригонометрические функции произвольного угла) является положительным числом, так как
90° < 180° — Тригонометрические функции произвольного угла < 180°. Поэтому в формуле

sin (180° — Тригонометрические функции произвольного угла) = sin Тригонометрические функции произвольного угла

знака минус в правой части нет.

Продолжим разъяснения дальше. В тех формулах, в которых фигурирует угол 180° или 360°, название функции в правой части берется то же, что и в левой части.

Тригонометрические функции произвольного угла

В тех же формулах, в которых фигурируют углы 90° или 270°, название сиНус изменяется на косинус, название косинус — на синус, вместо тангенса появляется единица, деленная на тангенс.

Тригонометрические функции произвольного угла

Приведем примеры на изменение правила в целом.

Пусть требуется написать формулу для cos (180° +Тригонометрические функции произвольного угла ). Так как
180° < 180° + Тригонометрические функции произвольного угла < 270°, значит, cos (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) есть число отрицательное. Поэтому перед правой частью ставится знак минус. Далее, в выражении cos (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) фигурирует угол 180°. Поэтому название функции берется то же, что и в левой части. Получим:

Тригонометрические функции произвольного угла

Пусть требуется написать формулу для tg (90° + Тригонометрические функции произвольного угла). Так как
90° < 90° +Тригонометрические функции произвольного угла < 180°, значит, tg (90° + Тригонометрические функции произвольного угла) — число отрицательное. Поэтому в правой части ставится знак минус. Далее, в выражении
tg (90° + Тригонометрические функции произвольного угла) фигурирует угол 90°. Поэтому тангенс заменяется на единицу, деленную на тангенс. Получаем:

Тригонометрические функции произвольного угла

Примечание:

Выражение Тригонометрические функции произвольного угла можно записать в виде Тригонометрические функции произвольного угла Тогда формулу Тригонометрические функции произвольного угла можно записать в виде Тригонометрические функции произвольного угла

Теперь в качестве примера докажем справедливость каких-нибудь двух формул, например формул для sin (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) и tg (270° +Тригонометрические функции произвольного угла).

Рассмотрим положение радиуса-вектора для углов Тригонометрические функции произвольного угла и 180° + Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 168).

Ординаты концов этих радиусов-векторов одинаковы по абсолютной величине и -противоположны по знаку. Поэтому sin (180° + Тригонометрические функции произвольного угла) =
= — sin Тригонометрические функции произвольного угла.

Рассмотрим положение радиусов-векторов для углов Тригонометрические функции произвольного угла и 270° + Тригонометрические функции произвольного угла (рис. 169). .

Ордината конца второго радиуса-вектора равна минус абсциссе первого. Абсцисса же конца второго радиуса-вектора равна ординате конца первого. Поэтому

Тригонометрические функции произвольного угла

Записывая и доказывая формулы приведения, мы предполагали, что Тригонометрические функции произвольного угла есть острый положительный угол. Однако все эти формулы справедливы в общем случае, т. е. для любых значений Тригонометрические функции произвольного угла. Например,

sin(180° + 3726°) = — sin 3726°.

На доказательстве общности формул приведения мы останавливаться не будем.

С помощью формул, выражающих функции угла — Тригонометрические функции произвольного угла через функции угла Тригонометрические функции произвольного угла, и формул приведения можно функцию любого угла выразить через функцию угла, находящегося в границах от 0 до 45° включительно.

Тригонометрические функции произвольного угла

Примеры:

Тригонометрические функции произвольного угла

Дополнительные углы. Два угла Тригонометрические функции произвольного угла и Тригонометрические функции произвольного угла называются дополнительными, если их сумма равна 90°. Например, дополнительными будут следующие пары углов:

Тригонометрические функции произвольного угла

Чтобы получить угол, дополнительный данному углу w, достаточно из 90° вычесть w. Например, если данный угол равен 1°, то ему дополнительный угол будет равен 90°—1°, т. е. 89°. Если данный угол 120°, то ему дополнительный угол будет равен 90° — 120°, т. е. — 30°.

Если данный угол Тригонометрические функции произвольного угла+ 40°, то дополнительный угол будет равен
90 —(Тригонометрические функции произвольного угла + 40°), или 50° —Тригонометрические функции произвольного угла.

Формулы приведения Тригонометрические функции произвольного угла Тригонометрические функции произвольного угла можно сформулировать так:

Косинус любого угла равен синусу дополнительного.
Синус любого угла равен косинусу дополнительного.
Тангенс любого угла равен минус первой степени тангенса дополнительного угла.

Формулы приведения для тригонометрических функций числового аргумента

Тригонометрические функции произвольного угла

Формулы, связывающие функции одного и того же угла
(третья группа формул)

Первая формула: Тригонометрические функции произвольного угла

Вывод. Пусть Тригонометрические функции произвольного угла— какой угодно угол и Тригонометрические функции произвольного угла — соответствующий ему радиус-вектор.Где бы ни оказался расположенным радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла,

Тригонометрические функции произвольного угла

Отсюда

Тригонометрические функции произвольного угла

Вторая формула: Тригонометрические функции произвольного угла

Вывод. По определению

Тригонометрические функции произвольного угла

Следовательно,

Тригонометрические функции произвольного угла

Эта группа формул позволяет выражать все тригонометрические функции в зависимости от любой одной из них.

Примеры:

1. Выразить cos Тригонометрические функции произвольного угла и tg Тригонометрические функции произвольного угла в зависимости от sin Тригонометрические функции произвольного угла. Из формулы Тригонометрические функции произвольного угла следует, что

Тригонометрические функции произвольного угла

Из формулы Тригонометрические функции произвольного угла следует, что

Тригонометрические функции произвольного угла

(Аналогично можно sinТригонометрические функции произвольного угла и tgТригонометрические функции произвольного угла выразить в зависимости от соsТригонометрические функции произвольного угла.)

Мы здесь получили для cos Тригонометрические функции произвольного угла и для tg Тригонометрические функции произвольного угла по два значения (положительное и отрицательное). Чем это объяснить? Это объясняется так. Если sin Тригонометрические функции произвольного угла есть положительное число, то радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла, соответствующий углу Тригонометрические функции произвольного угла, расположится либо в четверти I, либо в четверги II. В первом случае соs Тригонометрические функции произвольного угла и tg Тригонометрические функции произвольного угла окажутся положительными числами, а во втором — отрицательными.

Если sin Тригонометрические функции произвольного угла есть отрицательное число, то Тригонометрические функции произвольного угла расположится либо в четверти III, либо в IV. В первом случае cos Тригонометрические функции произвольного угла окажется отрицательным числом, а во втором — положительным, т. е. опять может иметь два значения. В первом случае tg Тригонометрические функции произвольного угла окажется положительным, а во втором — отрицательным, т. е. tg Тригонометрические функции произвольного угла может иметь два значения.

Выразить cos Тригонометрические функции произвольного угла и tg Тригонометрические функции произвольного угла в зависимости от sin Тригонометрические функции произвольного угла, зная, что 90° < Тригонометрические функции произвольного угла < 180°.

При данных условиях cos Тригонометрические функции произвольного угла и tg Тригонометрические функции произвольного угла должны быть числами отрицательными. Поэтому

Тригонометрические функции произвольного угла

Здесь мы получим только по одному ответу, так как знали, что радиус-вектор Тригонометрические функции произвольного угла расположен в четверти II.

2. Выразить cos Тригонометрические функции произвольного угла и sin Тригонометрические функции произвольного угла в зависимости от tg Тригонометрические функции произвольного угла:

Тригонометрические функции произвольного угла

Отсюда Тригонометрические функции произвольного угла

Далее, Тригонометрические функции произвольного угла

Отсюда Тригонометрические функции произвольного угла

Решение заданий и задач по предметам:

Дополнительные лекции по высшей математике:

  1. Тождественные преобразования алгебраических выражений
  2. Функции и графики
  3. Преобразования графиков функций
  4. Квадратная функция и её графики
  5. Алгебраические неравенства
  6. Неравенства
  7. Неравенства с переменными
  8. Прогрессии в математике
  9. Арифметическая прогрессия
  10. Геометрическая прогрессия
  11. Показатели в математике
  12. Логарифмы в математике
  13. Исследование уравнений
  14. Уравнения высших степеней
  15. Уравнения высших степеней с одним неизвестным
  16. Комплексные числа
  17. Непрерывная дробь (цепная дробь)
  18. Алгебраические уравнения
  19. Неопределенные уравнения
  20. Соединения
  21. Бином Ньютона
  22. Число е
  23. Непрерывные дроби
  24. Функция
  25. Исследование функций
  26. Предел
  27. Интеграл
  28. Двойной интеграл
  29. Тройной интеграл
  30. Интегрирование
  31. Неопределённый интеграл
  32. Определенный интеграл
  33. Криволинейные интегралы
  34. Поверхностные интегралы
  35. Несобственные интегралы
  36. Кратные интегралы
  37. Интегралы, зависящие от параметра
  38. Квадратный трехчлен
  39. Производная
  40. Применение производной к исследованию функций
  41. Приложения производной
  42. Дифференциал функции
  43. Дифференцирование в математике
  44. Формулы и правила дифференцирования
  45. Дифференциальное исчисление
  46. Дифференциальные уравнения
  47. Дифференциальные уравнения первого порядка
  48. Дифференциальные уравнения высших порядков
  49. Дифференциальные уравнения в частных производных
  50. Тригонометрические функции
  51. Тригонометрические уравнения и неравенства
  52. Показательная функция
  53. Показательные уравнения
  54. Обобщенная степень
  55. Взаимно обратные функции
  56. Логарифмическая функция
  57. Уравнения и неравенства
  58. Положительные и отрицательные числа
  59. Алгебраические выражения
  60. Иррациональные алгебраические выражения
  61. Преобразование алгебраических выражений
  62. Преобразование дробных алгебраических выражений
  63. Разложение многочленов на множители
  64. Многочлены от одного переменного
  65. Алгебраические дроби
  66. Пропорции
  67. Уравнения
  68. Системы уравнений
  69. Системы уравнений высших степеней
  70. Системы алгебраических уравнений
  71. Системы линейных уравнений
  72. Системы дифференциальных уравнений
  73. Арифметический квадратный корень
  74. Квадратные и кубические корни
  75. Извлечение квадратного корня
  76. Рациональные числа
  77. Иррациональные числа
  78. Арифметический корень
  79. Квадратные уравнения
  80. Иррациональные уравнения
  81. Последовательность
  82. Ряды сходящиеся и расходящиеся
  83. Тригонометрические формулы
  84. Обратные тригонометрические функции
  85. Теорема Безу
  86. Математическая индукция
  87. Показатель степени
  88. Показательные функции и логарифмы
  89. Множество
  90. Множество действительных чисел
  91. Числовые множества
  92. Преобразование рациональных выражений
  93. Преобразование иррациональных выражений
  94. Геометрия
  95. Действительные числа
  96. Степени и корни
  97. Степень с рациональным показателем
  98. Тригонометрические функции угла
  99. Тригонометрические функции числового аргумента
  100. Тригонометрические выражения и их преобразования
  101. Преобразование тригонометрических выражений
  102. Комбинаторика
  103. Вычислительная математика
  104. Прямая линия на плоскости и ее уравнения
  105. Прямая и плоскость
  106. Линии и уравнения
  107. Прямая линия
  108. Уравнения прямой и плоскости в пространстве
  109. Кривые второго порядка
  110. Кривые и поверхности второго порядка
  111. Числовые ряды
  112. Степенные ряды
  113. Ряды Фурье
  114. Преобразование Фурье
  115. Функциональные ряды
  116. Функции многих переменных
  117. Метод координат
  118. Гармонический анализ
  119. Вещественные числа
  120. Предел последовательности
  121. Аналитическая геометрия
  122. Аналитическая геометрия на плоскости
  123. Аналитическая геометрия в пространстве
  124. Функции одной переменной
  125. Высшая алгебра
  126. Векторная алгебра
  127. Векторный анализ
  128. Векторы
  129. Скалярное произведение векторов
  130. Векторное произведение векторов
  131. Смешанное произведение векторов
  132. Операции над векторами
  133. Непрерывность функций
  134. Предел и непрерывность функций нескольких переменных
  135. Предел и непрерывность функции одной переменной
  136. Производные и дифференциалы функции одной переменной
  137. Частные производные и дифференцируемость функций нескольких переменных
  138. Дифференциальное исчисление функции одной переменной
  139. Матрицы
  140. Линейные и евклидовы пространства
  141. Линейные отображения
  142. Дифференциальные теоремы о среднем
  143. Теория устойчивости дифференциальных уравнений
  144. Функции комплексного переменного
  145. Преобразование Лапласа
  146. Теории поля
  147. Операционное исчисление
  148. Системы координат
  149. Рациональная функция
  150. Интегральное исчисление
  151. Интегральное исчисление функций одной переменной
  152. Дифференциальное исчисление функций нескольких переменных
  153. Отношение в математике
  154. Математическая логика
  155. Графы в математике
  156. Линейные пространства
  157. Первообразная и неопределенный интеграл
  158. Линейная функция
  159. Выпуклые множества точек
  160. Система координат