Trygonometria kątów od $0^\circ$ do $180^\circ$
Matematyka
Zestaw porządkuje definicje funkcji trygonometrycznych dla kątów od do , ich wartości szczególne oraz najważniejsze zależności. Przećwiczysz odczytywanie znaków funkcji, korzystanie z tożsamości i rozwiązywanie typowych zadań maturalnych z trójkąta i prostych obliczeń.
1.Sinus kąta ostrego
W trójkącie prostokątnym sinus kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw tego kąta do długości przeciwprostokątnej: .
2.Cosinus kąta ostrego
W trójkącie prostokątnym cosinus kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej przy tym kącie do długości przeciwprostokątnej: .
3.Tangens kąta ostrego
W trójkącie prostokątnym tangens kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta do długości przyprostokątnej leżącej przy kącie: , jeśli .
4.Okrąg jednostkowy
To okrąg o promieniu i środku w początku układu współrzędnych. Dla kąta punkt na okręgu ma współrzędne , co pozwala definiować funkcje trygonometryczne także dla kątów rozwartych.
5.Wartości szczególne
Najważniejsze wartości to: , , , , , .
6.Jedynka trygonometryczna
Dla każdego kąta, dla którego sinus i cosinus są określone, zachodzi zależność . Służy ona do obliczania jednej funkcji na podstawie drugiej.
7.Związek tangensa z sinusem i cosinusem
Tangens kąta można obliczyć ze wzoru , pod warunkiem że . Dzięki temu łatwo wyznaczać tangens, gdy znamy sinus i cosinus.
8.Kąty dopełniające do
Dla kątów od do zachodzi: , , , jeśli tangens istnieje.
9.Znaki funkcji w przedziałach
Dla kątów z przedziału sinus, cosinus i tangens są dodatnie. Dla kątów z przedziału sinus jest dodatni, cosinus ujemny, a tangens ujemny.
10.Kąty graniczne
Dla mamy , , . Dla mamy , , więc nie jest określony. Dla mamy , , .
Notatka
1. Czym są funkcje trygonometryczne
Funkcje trygonometryczne opisują zależności między bokami i kątami, przede wszystkim w trójkącie prostokątnym. W liceum na poziomie podstawowym pracuje się głównie z sinusem, cosinusem i tangensem dla kątów od do .
Dla kąta ostrego w trójkącie prostokątnym:
Te definicje pozwalają obliczać długości boków i miary kątów w zadaniach geometrycznych. Trzeba dobrze rozróżniać przeciwprostokątną, bok naprzeciw kąta i bok przy kącie, bo to najczęstsze źródło błędów.
Ważne
Tangens można liczyć ze wzoru tylko wtedy, gdy .
2. Okrąg jednostkowy i kąty od do
Aby rozszerzyć pojęcie funkcji trygonometrycznych poza kąty ostre, korzysta się z okręgu jednostkowego, czyli okręgu o promieniu i środku w początku układu współrzędnych. Jeśli promień tworzy z dodatnim kierunkiem osi kąt , to punkt przecięcia z okręgiem ma współrzędne .
Dzięki temu:
- cosinus odczytujemy jako współrzędną poziomą punktu,
- sinus odczytujemy jako współrzędną pionową punktu,
- tangens liczymy ze wzoru , jeśli ma sens.
Dla kątów od do szczególnie ważne są znaki funkcji:
- w przedziale : sinus, cosinus i tangens są dodatnie,
- w przedziale : sinus jest dodatni, cosinus ujemny, tangens ujemny.
Kąty graniczne trzeba znać dokładnie: , , , , , . Z tego wynika też, że nie istnieje.
3. Wartości szczególne i ich zapamiętanie
Najczęściej wykorzystywane są wartości funkcji dla kątów , i . Trzeba je znać na pamięć, bo często pojawiają się bezpośrednio w zadaniach.
- , ,
- , ,
- , ,
Warto zwrócić uwagę, że dla kąta sinus i cosinus są równe. Dla kątów i wartości sinusa i cosinusa „zamieniają się miejscami”.
Zapamiętaj
W zadaniach maturalnych bardzo często korzysta się z gotowych wartości dla , i oraz z ich odpowiedników w II ćwiartce, na przykład , , .
4. Najważniejsze zależności między funkcjami
Podstawową tożsamością jest jedynka trygonometryczna:
Pozwala ona obliczyć jedną z funkcji, gdy znamy drugą. Na przykład jeśli znamy sinus, to możemy wyznaczyć cosinus, pamiętając jeszcze o odpowiednim znaku zależnym od przedziału, w którym leży kąt.
Drugą ważną zależnością jest wzór:
Umożliwia on obliczenie tangensa na podstawie sinusa i cosinusa.
Przykład rozumowania: jeśli i , to z jedynki trygonometrycznej otrzymujemy , czyli , bo w II ćwiartce sinus jest dodatni.
Przykład
Jeśli i jest ostry, to , bo i dla kąta ostrego bierzemy dodatni pierwiastek.
5. Kąty dopełniające do
Dla kątów z przedziału od do bardzo użyteczne są związki z kątem . Pozwalają szybko obliczać wartości funkcji dla kątów rozwartych na podstawie wartości dla kątów ostrych.
Obowiązują wzory:
W praktyce oznacza to na przykład:
To bardzo ważne, bo w zadaniach często pojawiają się kąty , i . Uczeń powinien umieć od razu rozpoznać, jaki kąt ostry im odpowiada i jaki będzie znak funkcji.
6. Typowe zastosowania i zadania
Funkcje trygonometryczne służą do obliczania długości boków, pól figur i miar kątów. W trójkącie prostokątnym znając kąt i jeden bok, można wyznaczyć pozostałe boki. Często pojawiają się też zadania polegające na odczytaniu znaku funkcji, wyznaczeniu brakującej wartości z tożsamości albo uproszczeniu wyrażenia.
Typowe polecenia maturalne:
- oblicz wartość wyrażenia z sinusem, cosinusem lub tangensem dla kąta szczególnego,
- wyznacz brakującą funkcję, gdy znasz jedną z nich i przedział dla kąta,
- oceń znak funkcji dla kąta z II ćwiartki,
- zastosuj definicję funkcji trygonometrycznej w trójkącie prostokątnym,
- rozpoznaj, że ma tę samą wartość co .
Przy rozwiązywaniu zadań warto działać w kolejności: ustalić, w jakim przedziale leży kąt, określić znak funkcji, dobrać odpowiedni wzór i dopiero wtedy wykonać obliczenia.
Ważne
Najczęstsze błędy to: zamiana sinusa z cosinusem, zły znak w II ćwiartce oraz przyjmowanie, że istnieje.
Quizy w tym zestawie
25 pytań w 3 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu
