OdrabiamyPremiumBasicfiszki
÷×

Trygonometria kątów od $0^\circ$ do $180^\circ$

Matematyka

Zestaw porządkuje definicje funkcji trygonometrycznych dla kątów od 00^\circ do 180180^\circ, ich wartości szczególne oraz najważniejsze zależności. Przećwiczysz odczytywanie znaków funkcji, korzystanie z tożsamości i rozwiązywanie typowych zadań maturalnych z trójkąta i prostych obliczeń.

10 fiszek25 pytań · 3 etapynotatkaSzkoła średnia

1.Sinus kąta ostrego

W trójkącie prostokątnym sinus kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw tego kąta do długości przeciwprostokątnej: sinα=ac\sin\alpha=\frac{a}{c}.

2.Cosinus kąta ostrego

W trójkącie prostokątnym cosinus kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej przy tym kącie do długości przeciwprostokątnej: cosα=bc\cos\alpha=\frac{b}{c}.

3.Tangens kąta ostrego

W trójkącie prostokątnym tangens kąta ostrego to iloraz długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta do długości przyprostokątnej leżącej przy kącie: tgα=ab=sinαcosα\tg\alpha=\frac{a}{b}=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, jeśli cosα0\cos\alpha\neq 0.

4.Okrąg jednostkowy

To okrąg o promieniu 11 i środku w początku układu współrzędnych. Dla kąta α\alpha punkt na okręgu ma współrzędne (cosα,sinα)(\cos\alpha,\sin\alpha), co pozwala definiować funkcje trygonometryczne także dla kątów rozwartych.

5.Wartości szczególne

Najważniejsze wartości to: sin30=12\sin 30^\circ=\frac{1}{2}, cos30=32\cos 30^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2}, sin45=cos45=22\sin 45^\circ=\cos 45^\circ=\frac{\sqrt{2}}{2}, sin60=32\sin 60^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2}, cos60=12\cos 60^\circ=\frac{1}{2}, tg45=1\tg 45^\circ=1.

6.Jedynka trygonometryczna

Dla każdego kąta, dla którego sinus i cosinus są określone, zachodzi zależność sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1. Służy ona do obliczania jednej funkcji na podstawie drugiej.

7.Związek tangensa z sinusem i cosinusem

Tangens kąta można obliczyć ze wzoru tgα=sinαcosα\tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, pod warunkiem że cosα0\cos\alpha\neq 0. Dzięki temu łatwo wyznaczać tangens, gdy znamy sinus i cosinus.

8.Kąty dopełniające do 180180^\circ

Dla kątów od 00^\circ do 180180^\circ zachodzi: sin(180α)=sinα\sin(180^\circ-\alpha)=\sin\alpha, cos(180α)=cosα\cos(180^\circ-\alpha)=-\cos\alpha, tg(180α)=tgα\tg(180^\circ-\alpha)=-\tg\alpha, jeśli tangens istnieje.

9.Znaki funkcji w przedziałach

Dla kątów z przedziału (0,90)(0^\circ,90^\circ) sinus, cosinus i tangens są dodatnie. Dla kątów z przedziału (90,180)(90^\circ,180^\circ) sinus jest dodatni, cosinus ujemny, a tangens ujemny.

10.Kąty graniczne

Dla α=0\alpha=0^\circ mamy sin0=0\sin 0^\circ=0, cos0=1\cos 0^\circ=1, tg0=0\tg 0^\circ=0. Dla α=90\alpha=90^\circ mamy sin90=1\sin 90^\circ=1, cos90=0\cos 90^\circ=0, więc tg90\tg 90^\circ nie jest określony. Dla α=180\alpha=180^\circ mamy sin180=0\sin 180^\circ=0, cos180=1\cos 180^\circ=-1, tg180=0\tg 180^\circ=0.

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 00^\circ do 180180^\circ.

Dla kąta ostrego α\alpha w trójkącie prostokątnym:

  • sinα=przyprostokątna naprzeciw kątaprzeciwprostokątna\sin\alpha=\frac{\text{przyprostokątna naprzeciw kąta}}{\text{przeciwprostokątna}}
  • cosα=przyprostokątna przy kącieprzeciwprostokątna\cos\alpha=\frac{\text{przyprostokątna przy kącie}}{\text{przeciwprostokątna}}
  • tgα=przyprostokątna naprzeciw kątaprzyprostokątna przy kącie\tg\alpha=\frac{\text{przyprostokątna naprzeciw kąta}}{\text{przyprostokątna przy kącie}}

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 tgα=sinαcosα\tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} tylko wtedy, gdy cosα0\cos\alpha\neq 0.

2. Okrąg jednostkowy i kąty od 00^\circ do 180180^\circ

Aby rozszerzyć pojęcie funkcji trygonometrycznych poza kąty ostre, korzysta się z okręgu jednostkowego, czyli okręgu o promieniu 11 i środku w początku układu współrzędnych. Jeśli promień tworzy z dodatnim kierunkiem osi OxOx kąt α\alpha, to punkt przecięcia z okręgiem ma współrzędne (cosα,sinα)(\cos\alpha,\sin\alpha).

Dzięki temu:

  • cosinus odczytujemy jako współrzędną poziomą punktu,
  • sinus odczytujemy jako współrzędną pionową punktu,
  • tangens liczymy ze wzoru tgα=sinαcosα\tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, jeśli ma sens.

Dla kątów od 00^\circ do 180180^\circ szczególnie ważne są znaki funkcji:

  • w przedziale (0,90)(0^\circ,90^\circ): sinus, cosinus i tangens są dodatnie,
  • w przedziale (90,180)(90^\circ,180^\circ): sinus jest dodatni, cosinus ujemny, tangens ujemny.

Kąty graniczne trzeba znać dokładnie: sin0=0\sin 0^\circ=0, cos0=1\cos 0^\circ=1, sin90=1\sin 90^\circ=1, cos90=0\cos 90^\circ=0, sin180=0\sin 180^\circ=0, cos180=1\cos 180^\circ=-1. Z tego wynika też, że tg90\tg 90^\circ nie istnieje.

3. Wartości szczególne i ich zapamiętanie

Najczęściej wykorzystywane są wartości funkcji dla kątów 3030^\circ, 4545^\circ i 6060^\circ. Trzeba je znać na pamięć, bo często pojawiają się bezpośrednio w zadaniach.

  • sin30=12\sin 30^\circ=\frac{1}{2}, cos30=32\cos 30^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2}, tg30=13\tg 30^\circ=\frac{1}{\sqrt{3}}
  • sin45=22\sin 45^\circ=\frac{\sqrt{2}}{2}, cos45=22\cos 45^\circ=\frac{\sqrt{2}}{2}, tg45=1\tg 45^\circ=1
  • sin60=32\sin 60^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2}, cos60=12\cos 60^\circ=\frac{1}{2}, tg60=3\tg 60^\circ=\sqrt{3}

Warto zwrócić uwagę, że dla kąta 4545^\circ sinus i cosinus są równe. Dla kątów 3030^\circ i 6060^\circ wartości sinusa i cosinusa „zamieniają się miejscami”.

Zapamiętaj

W zadaniach maturalnych bardzo często korzysta się z gotowych wartości dla 3030^\circ, 4545^\circ i 6060^\circ oraz z ich odpowiedników w II ćwiartce, na przykład 120120^\circ, 135135^\circ, 150150^\circ.

4. Najważniejsze zależności między funkcjami

Podstawową tożsamością jest jedynka trygonometryczna:

sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1

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:

tgα=sinαcosα\tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}

Umożliwia on obliczenie tangensa na podstawie sinusa i cosinusa.

Przykład rozumowania: jeśli cosα=12\cos\alpha=-\frac{1}{2} i α(90,180)\alpha\in(90^\circ,180^\circ), to z jedynki trygonometrycznej otrzymujemy sin2α=34\sin^2\alpha=\frac{3}{4}, czyli sinα=32\sin\alpha=\frac{\sqrt{3}}{2}, bo w II ćwiartce sinus jest dodatni.

Przykład

Jeśli sinα=35\sin\alpha=\frac{3}{5} i α\alpha jest ostry, to cosα=45\cos\alpha=\frac{4}{5}, bo cos2α=1925=1625\cos^2\alpha=1-\frac{9}{25}=\frac{16}{25} i dla kąta ostrego bierzemy dodatni pierwiastek.

5. Kąty dopełniające do 180180^\circ

Dla kątów z przedziału od 00^\circ do 180180^\circ bardzo użyteczne są związki z kątem 180α180^\circ-\alpha. Pozwalają szybko obliczać wartości funkcji dla kątów rozwartych na podstawie wartości dla kątów ostrych.

Obowiązują wzory:

  • sin(180α)=sinα\sin(180^\circ-\alpha)=\sin\alpha
  • cos(180α)=cosα\cos(180^\circ-\alpha)=-\cos\alpha
  • tg(180α)=tgα\tg(180^\circ-\alpha)=-\tg\alpha

W praktyce oznacza to na przykład:

  • sin120=sin60=32\sin 120^\circ=\sin 60^\circ=\frac{\sqrt{3}}{2}
  • cos120=cos60=12\cos 120^\circ=-\cos 60^\circ=-\frac{1}{2}
  • tg135=tg45=1\tg 135^\circ=-\tg 45^\circ=-1

To bardzo ważne, bo w zadaniach często pojawiają się kąty 120120^\circ, 135135^\circ i 150150^\circ. 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 sin(180α)\sin(180^\circ-\alpha) ma tę samą wartość co sinα\sin\alpha.

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 tg90\tg 90^\circ istnieje.

Quizy w tym zestawie

25 pytań w 3 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z matematyki

Zestaw trafi do Twojej „Mojej nauki" — postęp liczysz po swojemu.