OdrabiamyPremiumBasicfiszki
÷×

Jedynka trygonometryczna i wzór na tangens

Matematyka

Zestaw wyjaśnia sens wzorów sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1 oraz tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} w zakresie liceum. Znajdziesz tu definicje, typowe przekształcenia, warunki stosowania oraz zadania sprawdzające obliczanie wartości funkcji trygonometrycznych.

10 fiszek16 pytań · 2 etapynotatkaSzkoła średnia

1.Jedynka trygonometryczna

To tożsamość sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1, prawdziwa dla każdego kąta, dla którego sinus i cosinus są określone. Pozwala obliczać jedną z tych wartości, gdy znamy drugą.

2.Tangens kąta

Tangens spełnia wzór tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, ale tylko wtedy, gdy cosα0\cos\alpha \neq 0. Dzięki temu można wyznaczać tangens z sinusa i cosinusa.

3.sin2α\sin^2\alpha

Zapis sin2α\sin^2\alpha oznacza (sinα)2(\sin\alpha)^2, czyli kwadrat wartości sinusa kąta α\alpha. Nie oznacza to sin(α2)\sin(\alpha^2).

4.cos2α\cos^2\alpha

Zapis cos2α\cos^2\alpha oznacza (cosα)2(\cos\alpha)^2, czyli kwadrat wartości cosinusa kąta α\alpha. W jedynce trygonometrycznej występuje razem z sin2α\sin^2\alpha.

5.Tożsamość trygonometryczna

To równość prawdziwa dla wszystkich dopuszczalnych wartości zmiennej. Przykładem jest sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1.

6.Warunek istnienia tangensa

Wzór tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} ma sens tylko dla cosα0\cos\alpha \neq 0. Gdy cosα=0\cos\alpha = 0, nie można dzielić przez zero, więc tangens nie istnieje.

7.Wyznaczanie cosα\cos\alpha z jedynki

Gdy znamy sinα\sin\alpha, to z wzoru sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1 otrzymujemy cos2α=1sin2α\cos^2\alpha = 1 - \sin^2\alpha. Następnie cosα=±1sin2α\cos\alpha = \pm\sqrt{1-\sin^2\alpha}; znak zależy od kąta.

8.Wyznaczanie sinα\sin\alpha z jedynki

Gdy znamy cosα\cos\alpha, to z jedynki trygonometrycznej mamy sin2α=1cos2α\sin^2\alpha = 1 - \cos^2\alpha, więc sinα=±1cos2α\sin\alpha = \pm\sqrt{1-\cos^2\alpha}. O znaku decyduje ćwiartka lub przedział kąta.

9.Znaki funkcji trygonometrycznych

Sama jedynka trygonometryczna daje kwadraty, więc nie rozstrzyga znaku sinusa ani cosinusa. Aby wybrać poprawny znak po spierwiastkowaniu, trzeba znać przedział, w którym leży kąt.

10.Związek wzorów

Znając jedynkę trygonometryczną i wzór tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, można obliczać brakujące wartości funkcji trygonometrycznych i sprawdzać poprawność danych.

Notatka

Na czym polegają te dwa wzory

W trygonometrii szkolnej bardzo ważne są dwa związki między funkcjami kąta: jedynka trygonometryczna oraz wzór na tangens. Pierwszy mówi, że dla każdego kąta α\alpha zachodzi równość sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1. Drugi ma postać tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} i pozwala obliczyć tangens, gdy znamy sinus i cosinus.

Te wzory są podstawą wielu prostych zadań rachunkowych. Służą do sprawdzania, czy podane wartości są możliwe, do obliczania brakującej wartości funkcji oraz do przekształcania wyrażeń. Trzeba przy tym pamiętać, że zapis sin2α\sin^2\alpha oznacza (sinα)2(\sin\alpha)^2, a cos2α\cos^2\alpha oznacza (cosα)2(\cos\alpha)^2.

Zapamiętaj

sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1 jest tożsamością, czyli równością prawdziwą dla każdego dopuszczalnego kąta.

Jak korzystać z jedynki trygonometrycznej

Jedynka trygonometryczna pozwala wyznaczyć sinus z cosinusa albo cosinus z sinusa. Jeśli znamy sinα\sin\alpha, to przekształcamy wzór do postaci cos2α=1sin2α\cos^2\alpha = 1 - \sin^2\alpha. Jeśli znamy cosα\cos\alpha, to mamy sin2α=1cos2α\sin^2\alpha = 1 - \cos^2\alpha.

Po obliczeniu kwadratu brakującej funkcji zwykle trzeba jeszcze wyciągnąć pierwiastek. Wtedy pojawia się ważna sprawa: z równania typu x2=ax^2 = a otrzymujemy zwykle dwie możliwości, czyli x=±ax = \pm\sqrt{a}. Dlatego z samej jedynki nie da się od razu ustalić znaku funkcji.

Przykładowo, jeśli sinα=35\sin\alpha = \frac{3}{5}, to cos2α=1925=1625\cos^2\alpha = 1 - \frac{9}{25} = \frac{16}{25}. Stąd cosα=±45\cos\alpha = \pm\frac{4}{5}. Aby wybrać, czy ma być plus czy minus, trzeba znać dodatkowy warunek, na przykład przedział, w którym leży kąt.

Ważne

Jedynka trygonometryczna daje kwadraty funkcji, więc sama nie rozstrzyga znaku wyniku po spierwiastkowaniu.

Wzór na tangens i jego ograniczenie

Tangens kąta wyraża się przez sinus i cosinus wzorem tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}. Jest to bardzo wygodne, bo gdy znamy obie wartości, możemy natychmiast policzyć tangens jako zwykły iloraz.

Trzeba jednak sprawdzić warunek cosα0\cos\alpha \neq 0. Jeśli cosinus jest równy zero, pojawia się dzielenie przez zero, a wtedy tangens nie istnieje. To częsty błąd w zadaniach: uczeń podstawia dane do wzoru bez sprawdzenia mianownika.

Znak tangensa zależy od znaków sinusa i cosinusa. Jeśli mają ten sam znak, tangens jest dodatni. Jeśli znaki są różne, tangens jest ujemny. Gdy sinα=0\sin\alpha = 0 i jednocześnie cosα0\cos\alpha \neq 0, wtedy tangens jest równy 00.

Łączenie obu wzorów w obliczeniach

W typowych zadaniach najpierw używa się jedynki trygonometrycznej, a potem wzoru na tangens. Na przykład, gdy podano sinα=817\sin\alpha = \frac{8}{17} i wiadomo, że cosα<0\cos\alpha < 0, najpierw liczymy cos2α=1(817)2=225289\cos^2\alpha = 1 - \left(\frac{8}{17}\right)^2 = \frac{225}{289}. Otrzymujemy więc cosα=1517\cos\alpha = -\frac{15}{17}, bo znak ma być ujemny.

Następnie obliczamy tangens:

  • tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}
  • tgα=8/1715/17=815\tg\alpha = \frac{8/17}{-15/17} = -\frac{8}{15}

Takie zadania sprawdzają nie tylko znajomość wzorów, ale też umiejętność poprawnego wyboru znaku i ostrożnego przekształcania ułamków.

Przykład

Jeśli cosα=1213\cos\alpha = \frac{12}{13} i sinα>0\sin\alpha > 0, to sinα=513\sin\alpha = \frac{5}{13}, a następnie tgα=512\tg\alpha = \frac{5}{12}.

Jak sprawdzać poprawność danych

Jedynka trygonometryczna pozwala szybko sprawdzić, czy podane wartości sinusa i cosinusa mogą dotyczyć tego samego kąta. Wystarczy obliczyć sumę ich kwadratów. Jeśli wynik nie jest równy 11, dane są sprzeczne.

Na przykład para sinα=35\sin\alpha = \frac{3}{5} i cosα=45\cos\alpha = \frac{4}{5} jest poprawna, bo 925+1625=1\frac{9}{25} + \frac{16}{25} = 1. Natomiast para sinα=45\sin\alpha = \frac{4}{5} i cosα=45\cos\alpha = \frac{4}{5} jest niemożliwa, bo wtedy suma kwadratów wynosi 3225\frac{32}{25}.

To ważna umiejętność na sprawdzianie i maturze, bo niektóre odpowiedzi można odrzucić bez długich rachunków. Warto też pamiętać, że z warunku sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1 wynika, że wartości sinusa i cosinusa mieszczą się w przedziale od 1-1 do 11.

Najczęstsze błędy i wskazówki do zadań

Najczęstszy błąd to pomijanie faktu, że po obliczeniu sin2α\sin^2\alpha lub cos2α\cos^2\alpha trzeba jeszcze ustalić znak wyniku. Drugi częsty błąd to nieuważne użycie wzoru tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} w sytuacji, gdy cosα=0\cos\alpha = 0.

W zadaniach warto działać według prostego schematu:

  • zapisz właściwy wzór,
  • podstaw dane,
  • oblicz kwadrat brakującej funkcji,
  • po spierwiastkowaniu wybierz znak na podstawie warunku,
  • dopiero potem licz tangens.

Dobrze jest też pilnować zapisu. Wyrażenie sin2α\sin^2\alpha to nie to samo co 2sinα2\sin\alpha, a tgα\tg\alpha to nie iloczyn sinusa i cosinusa. Staranny zapis zmniejsza liczbę pomyłek rachunkowych i pozwala łatwiej zauważyć sens rozwiązania.

Quizy w tym zestawie

16 pytań w 2 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu

Podobne zestawy

Zobacz wszystkie fiszki z matematyki

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