Добавил:
researchgate.net Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
978-966-10-1703-9_Математика 10 кл Учебник Уровень стандарта.pdf
Скачиваний:
637
Добавлен:
24.03.2018
Размер:
26.2 Mб
Скачать

§14. основные соотношения между тригонометрическими функциями

В данном параграфе устанавливаются соотношения между тригонометрическими функциями, которые позволяют по зна­ чению одной из функций при определенных условиях нахо­ дить значения всех остальных. Ðассматриваются также фор­ мулы, сводящие вычисление значений тригонометрических функций в произвольной точке к вычислению их значений для

аргумента из промежутка 0;

π

.

 

2

 

1. Основное тригонометрическое тождество и следствия из него

Найдемсвязьмеждусинусоми

косинусом одного и того же ар-

гумента. Пусть Рt(х(t); у(t)) —

точка тригонометрической окружности, со-

ответствующая числу t (рис. 294). Тогда, по

определению синуса и косинуса, имеют мес-

то следующие равенства:

x(t) = cos t, у(t) = sin t.

Так как точка Pt лежит на тригонометрической окружности, то ее координаты удовлетворяют уравнению окружности х2 + у2 = 1. Поэтому для произвольного t выполняется равенство:

cos2t + sin2t = 1.

Это равенство называется основным тригонометричес-

ким тождеством.

К основным соотношениям между тригонометрическими функциями одного аргумента относят также равенства:

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

261

tgt = sincostt ; ctgt = sincostt .

Из приведенных выше равенств вытекают другие зависимос-

ти между тригонометрическими функциями одного и того же аргумента:

 

 

 

 

2

1

 

2

1

 

 

 

 

tgt ctgt =1,

1 + tg t =

 

 

,

1 + ctg

t =

 

.

 

 

 

cos2 t

sin2 t

 

Первое из этих соотношений является простым следствием оп-

ределений тангенса и котангенса.

Докажем

второе. Имеем:

 

 

2

sin2 t

cos2 t + sin2 t

1

. Третьесоотношениедока-

1

+ tg

 

t =1 + cos2 t =

cos2 t

=

 

 

cos2 t

зывается аналогично. Рекомендуем сделать это самостоятельно.

!Приведенные соотношения позволяют по значению одной из тригонометрических функций числа t вычислять квадраты значений других. Например, если

cost = 13 , то sin2 t =1 cos2 t =1 19 = 89 . Для нахождения са-

мих значений нужна дополнительная информация, которая бы позволила установить их знаки.

В предыдущем параграфе рассматривались примеры, где приходилось определять знаки значений тригонометрических функций, пользуясь их определениями. Обобщим эти рассуждения, установив, при каких значениях аргумента тригонометрические функции принимают положительные значения, а при каких — отрицательные.

Синус числа t — это ордината точки Pt (см. рис. 294). Положительными являются ординаты тех точек, которые расположены над осью абсцисс, то есть находящихся в первой или во второй четверти. Если точка Pt расположена под осью абсцисс, то есть в третьей или в четвертой четверти, то ее ордината отрицательна

(рис. 295).

Свойство 1. Синус числа t принимает положительные зна-

чения, если точка Pt находится в первой и второй четвертях, а отрицательные — если в третьей и четвертой.

Далее рассуждаем аналогично. Косинус числа t — это абсцисса точки Pt. Положительными являются абсциссы тех точек, которые расположены правее оси ординат, то есть находящихся в первой

262

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тригонометрические функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или в четвертой четверти. Если точка Pt расположена левее оси ординат, то есть во второй или в третьей четверти, то ее абсцисса отрицательна (рис. 296).

Свойство 2. Косинус числа t принимаетположительныезна-

чения, если точка Pt находится в первой и четвертой четвертях, а отрицательные — если во второй и третьей.

Согласно определению, tgt = sincostt , ctgt = sincostt , поэтому tg t и ctg t принимают положительные значения, если sin t и cos t имеют

одинаковые знаки. Соответственно, tg t и ctg t принимают отрицательные значения, если sin t и cost имеют различные знаки

(рис. 297).

Свойство 3. Тангенс и котангенс числа t принимают поло-

жительные значения, если точка Pt находится в первой и третьей четвертях, а отрицательные — если во второй и четвертой.

Пример 1. Определить знаки чисел: 1) cos 230°; 2) sin 79π ;

3)tg 95π .

1) Определим, в какой четверти находится точка тригонометрической окружности, определяющая угол вращения 230°. Имеем: 180° < 230° < 270°. Поэтому указанная точка лежит в третьей четверти. Косинус в третьей четверти принимает отрицательные значения. Поэтому cos 230° < 0.

2) Определим сначала, в какой четверти находится точка три-

гонометрической окружности, соответствующая числу 79π . По-

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

263

скольку π

< < π, то числу соответствует точка, находящая-

2

9

 

9

 

 

 

 

ся во второй четверти. Поэтому sin 7π

> 0.

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

3) Поскольку 3π

< 9π < 2π, то точка

P9π

расположена в четвер-

 

2

5

5

 

 

 

той четверти и tg

9π

< 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

9π

 

 

Ответ: 1) cos 230° < 0; 2) sin 7π >0; 3) tg

< 0.

 

5

 

 

 

 

9

 

 

 

2< t < π . Найти sin t, tg t.

Из тождества sin2t + cos2t = 1 находим: sin2t = 1 – cos2t =

=1 −(−0,6)2 = 0,64 . Поскольку 2π < t < π , то точка Pt расположена воπ

второй четверти и sin t > 0 . Поэтому sint = 0,8; tgt = sint

= − 4

.

Ответ: 0,8; − 4 .

 

 

cost

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3. Упростить выражение cos2 α −(ctg2α +1)sin2 α.

 

 

 

Применяя последовательно равенство 1 + ctg2 t =

 

1

 

 

и ос-

sin2 t

 

 

 

 

 

новное тригонометрическое

тождество, будем иметь:

cos2 α −

(ctg2α +1)sin2 α= cos2 α −

1

 

sin2 α = cos2 α −1 = −sin2

α.

 

2

α

Ответ: –sin2α.

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При выполнении преобразований тригонометри- ческих выражений, как и алгебраических, области их определения могут изменяться. Так, в примере 3 данное выражение определено при всех действи-

тельных значениях α, кроме α = πп, п Z. Упрощённое выражение определено при всех действительных значениях α. Чтобы не усложнять запись, обычно договариваются, что равенство данного выражения и упрощенного, полученное с помощью преобразований, выполняется для всех значений переменных, при которых определены оба выражения.

264 Тригонометрические функции

Рассмотрим более сложные примеры на применение основных тригонометрических соотношений.

Пример 4. Определить знаки чисел: sin2; cos3; tg4; ctg5.

Отметим на тригонометрической ок-

 

 

ружности точки Р2, Р3, Р4, Р5

(рис. 298). Учи-

 

 

тывая, что sin 2 — это ордината точки Р2,

 

 

приходим к выводу, что sin 2 > 0. Поскольку

 

 

cos 3 — это абсцисса точки

Р3, то cos 3 < 0.

 

 

 

 

 

 

Знаки tg4 и ctg 5 определим, пользуясь оп-

 

 

ределениями

тангенса

и котангенса:

 

 

tg4 = sin 4

> 0,

так как sin 4 < 0, cos 4 < 0,

 

 

 

cos4

 

 

 

 

 

 

ctg5 = cos5

< 0 , ибо sin 5 < 0, cos 5 > 0.

sin5

 

 

 

 

 

 

Ответ: sin2 > 0; cos3 < 0; tg4 > 0; ctg5 < 0.

Пример 5. Доказать, что:

sin3 α(1 ctgα) cos3 α(1 tgα) = sin α − cosα .

Воспользовавшись определениями tgα и ctgα и основным

тригонометрическим тождеством, получим:

 

 

 

 

 

sin

3

3

α(1 tgα) = sin

3

 

cos α

cos

3

 

sin α

=

 

α(1 ctgα) cos

 

α 1

 

 

α 1

 

 

 

 

 

 

 

sin α

 

 

 

cosα

 

= sin

3

sin α − cosα

cos

3

cosα −sin α

= sin

2

α(sin α − cosα)

 

α

sin α

 

 

α

cosα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 α(cosα −sin α) = (sin α − cosα)(sin2 α + cos2 α)= sin α − cosα.

Обратите внимание на то, что в примере 5 выражения, стоящие в левой и правой частях равенства, имеют различные области определения, но их значения на общей части областей определения совпадают.

Контрольные вопросы

1°. Какому уравнению удовлетворяют координаты всех точек тригонометрической окружности?

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

265

2°.

Могут ли синус и косинус одного и того же аргумента равнять-

 

ся соответственно: а) 0 и 0; б) 1 и 0; в) 1 и –1; г) 0,6 и 0,8; д) 0,5

 

и 0,5?

 

 

 

3.

Верно ли, что cos t = 3 , если sint =

4 ?

 

4.

 

 

5

5

 

Могут ли тангенс и котангенс одного и того же аргумента рав-

 

няться соответственно: а°) 1 и 0; б°) 1 и 1; в°) 1 и –1; г)

3 и 1 ;

 

д) 2 + 3 и 2 3 ; е) 1 + 2 и 1 2 ?

3

 

 

5.

Для каких точек Pt тригонометрической окружности имеют

 

различные знаки: а) sint и cos t; б) sin t и tg t?

 

6.

Где расположена точка Pt на тригонометрической окружнос-

 

ти, если: а°) sin t > 0; б°) tg t < 0; в) cos 2t < 0; г) sin tcos t < 0;

 

д) |sin t| = – sin t?

 

 

 

 

 

2. Формулы приведения

 

 

 

Существуют формулы, которые сводят вычисление

 

 

 

 

значений тригонометрических функций для произ-

 

 

вольного аргумента к вычислению их значений на

 

 

 

π

 

 

промежутке 0;

. Эти формулы называют формулами приве-

 

 

 

2

 

 

дения.

 

 

 

 

Формулы приведения базируются на определениях тригоно-

метрических функций и свойствах геометрических преобразований — поворотов. Рассмотрим на тригонометрической окружнос-

ти точку Pt (рис. 299). Точку Pt

можно получить из точки Pt

поворотом на угол π. Поэтому точки Pt и Ptсимметричны относи-

тельно начала координат. Их координаты — противоположные

числа. Следовательно, имеют место следующие формулы:

 

 

cos(π +t) = −cost;

sin(π +t) = −sint .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

266

Тригонометрические функции

ТочкиPt, Pπ−t симметричныотносительноосиординат(рис.300).

Они имеют одинаковые ординаты и противоположные абсциссы. Это вытекает из того, что точки Pt и Pt симметричны относитель-

но оси абсцисс, а точки Pt и Pπ−t симметричны относительно начала координат. Поэтому справедливы следующие формулы:

cos(π −t) = −cost; sin(π −t) = sint .

Точки P-t и P2π−t совпадают (2π — полный оборот!) (рис. 301), поэтому точки Pt и P2π−t симметричны относительно оси абсцисс, у

них одинаковые абсциссы и противоположные ординаты. Соответствующие формулы имеют вид:

cos(2π −t) = cost; sin(2π −t) = −sint .

Так как точки Pt и P2π+t совпадают, то имеют место следующие формулы:

cos(2π +t) = cost; sin(2π +t) = sint .

!Основной особенностью приведенной группы формул является то, что в них участвует лишь одна тригонометрическая функция. Существует еще одна группа формул приведения для синуса и косинуса. Она отличается тем, что в каждой формуле содержатся обе эти тригонометрические функции.

 

π

 

 

= cost,

 

π

 

 

= sint;

sin

2

t

cos

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

= cost,

 

π

 

 

= −sint;

sin

2

+t

cos

2

+t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

= −cost,

 

3π

 

 

= −sint;

sin

2

 

t

cos

2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

= −cost,

 

3π

 

 

= sint.

sin

2

 

+t

cos

2

 

+t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обоснуем приведенные формулы позже.

Формулы приведения для тангенса и котангенса вытекают из

определений этих функций и соответствующих формул для сину-

са и косинуса. Например,

 

tg (π +t) = sin (π +t) =

sint

= tgt;

cos(π +t)

cost

 

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

 

267

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

cos

2

+t

 

sint

 

 

 

 

 

 

 

+t

 

 

 

 

 

 

= −tgt.

 

 

 

 

 

 

ctg

2

 

=

 

 

 

 

 

 

=

cost

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

2

+t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обобщенно формулы приведения представлены в таблице 29.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 29

Аргумент

 

π t

 

π

 

 

 

 

 

3π

 

3π

 

 

 

 

 

 

 

 

+t

 

π t

π +t

t

+t

2π t 2π +t

Функция

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

cos t

 

cos t

 

sin t

–sin t

–cos t

–cos t

–sin t

sin t

cos

 

 

 

sin t

 

–sin t

 

–cos t

–cos t

–sin t

sin t

cos t

cos t

tg

 

 

 

ctg t

 

–ctg t

 

–tg t

tg t

сtg t

–ctg t

–tg t

tg t

ctg

 

 

 

tg t

 

–tg t

 

–ctg t

сtg t

tg t

–tg t

–ctg t

ctg t

Анализируя таблицу, можно сформулировать так называемое мнемоническое правило, которое позволяет лучше запомнить формулы приведения.

1) В формуле приведения функция не меняется, если к аргументу прибавлять ± π или же ±2π, и меняется (синус на

косинус, тангенс на котангенс, косинус на синус, котангенс на тангенс), если прибавлять числа ± π2 или ±32π .

2) Полученная функция в правой части равенства берется со знаком, совпадающим со знаком значения левой час-

ти, если считать, что 0 < t < π2 .

Пример 6. Найти cos(270° – α).

В первую очередь, замечаем, что выражение содержит угол 270° или 32π рад. Поэтому функция меняется, и в правой части

равенства должен стоять sinα. Чтобы определить знак перед sinα, предполагаем, что угол α — острый. Тогда точка Р270°–α лежит в третьей четверти тригонометрической окружности. Но косинус в третьей четверти отрицателен. Поэтому перед sinα следует поставить знак «–» . Следовательно, cos(270° – α) = –sinα.

Ответ: –sinα.

268

Тригонометрические функции

Пример 7. Вычислить: 1) sin116π; 2) cos 54π; 3) tg 43π; 4)sin1020°.

Для выполнения первых трех заданий представим число, стоящее под знаком тригонометрической функции, в виде суммы

или разности чисел π или 2π и некоторого числа, меньшего

π

, и

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

применим соответствующую формулу приведения. Необходимые

пояснения приведены при решении примера 6:

 

 

1) sin

11π

 

π

π

= −

1

;

 

 

6

= sin 2π −

= −sin

6

2

 

 

 

 

6

 

 

 

 

2)

cos

5π

= cos

 

 

π

= −cos

π

= −

2

;

 

4

 

π +

4

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

tg

4π

 

 

 

 

 

π

 

= tg

π

=

3 .

 

 

 

 

3

 

= tg π +

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В последнем задании выделим из приведенного угла враще-

ния полные обороты, меры которых кратны 360°, их можно отбро-

сить. Далее применяем формулу приведения.

 

4) sin 1020° = sin(2 · 360° + 300°) = sin 300° = sin(360° – 60°) =

= –sin 60° = −

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ.

1)

1 ; 2)

 

2

; 3)

3; 4) −

3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теперь обоснуем формулы, в которых к аргументу

 

 

 

 

 

 

 

добавляются π

или

3π . Возьмем две точки P

и P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

0

π

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 302). Они симметричны друг другу относи2-

тельно биссектрисы первого и третьего коор-

 

динатных углов. Чтобы построить точку Pt,

 

нужно продвинуться по окружности от точки

 

Р0 на расстояние

t

 

в определенном направ-

 

лении. Чтобы построить точку

Pπ

,

нужно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 t

 

 

на такое же расстояние продвинуться по ок-

 

ружности от точки Pπ ,

но в противополож-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

и Pπ t

 

ном направлении. При этом точки Pt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

269

при любом t будут оставаться симметричными относительно указанной прямой.

Отсюда вытекает, что ордината первой точки совпадает с абсциссой второй, а ее абсцисса — с ординатой второй, то есть

π

 

= cost;

π

 

= sint .

sin

2

t

cos

2

t

 

 

 

 

 

 

Все остальные формулы обосновываются с помощью этих и ра-

нее полученных формул:

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

π

 

 

π

t

 

 

sin

2

+t

= sin

π −

2

+t = sin

= cost;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

π

 

= −sint;

cos

2

+t

= −cos π −

2

+t

= −cos

2

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

t

 

= sin

 

π +

π

 

= −sin

π

 

= −cost;

sin

2

 

 

 

 

 

t

 

2

t

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3π

t

 

 

 

π +

π

 

= −cos

π

 

= −sint.

cos

2

 

 

= cos

 

 

t

 

2

t

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3π

+t

 

 

 

π +

π

 

= −sin

π

 

= −cost;

sin

2

 

 

= sin

 

 

+t

 

2

+t

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3π

+t

 

 

 

π +

π

 

= −cos

π

 

= sint.

cos

2

 

 

= cos

 

 

+t

 

2

+t

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Для тангенса и котангенса количество формул приведения можно уменьшить. Дело в том, что тангенс и котангенс произвольного аргумента можно свести к этим функциям аргумента из промежутка [0; π]. Действительно, каждой точке на линии тангенсов или линии котангенсов соответствует бесконечное множество чисел t + πn, n Z, поэтому тангенс и котангенс для t + πn при всех n Z принимают одно и то же значение:

tg (t + πn) = tg t, ctg (t + πn) = ctg t.

Пользуясь этим выводом, для перехода к тангенсу или котангенсу острого угла достаточно знать формулы тангенса или котан-

генса для

π

±t, π −t

(90° ±t,180° −t).

 

 

 

2

 

 

17π; 2) ctg

11π

 

Пример 8. Вычислить: 1) tg

.

4

 

 

 

 

6

 

Выделим из аргумента целое число значений π.

270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тригонометрические функции

1)

 

17π

 

 

 

2π +

5π

 

 

5π

 

 

 

π

 

 

π

 

1

 

;

tg

 

6

 

= tg

6

 

= tg

6

= tg

π −

6

 

= −tg

6

= −

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

ctg

11π

 

 

 

 

3π

= ctg

3π

= ctg

 

 

 

π

 

 

π

= −1.

4

 

 

= ctg 2π +

4

 

4

π −

= −ctg

4

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Ответ:

;

− 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

1.Как расположены на тригонометрической окружности друг

 

относительно друга точки: а°)

Pπ+t

и Pt ; б°) Pπ−t и Pt ; в) Pt и

 

Pπ t ; г) Pt

и P3π t ?

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

2°.

Какая точка симметрична точке Pt тригонометрической ок-

 

ружности относительно: а) начала координат; б) оси ординат;

 

в) оси абсцисс?

 

 

 

 

3.

Какие координаты имеет точка тригонометрической окруж-

 

 

 

 

 

3

;

4

 

 

ности, симметричная точке P

5

5

относительно: а°) начала

 

 

 

 

 

 

 

 

координат; б°) оси ординат; в°) оси абсцисс; г) прямой у = х;

 

д) прямой у = – х?

 

 

 

 

4.

Как можно представить угол 112°, чтобы, воспользовавшись

 

формулами приведения и значениями тригонометрических

 

функций острых углов, вычислить cos 112°?

5.

Чему равно выражение:

 

 

 

 

 

а) sin (π +1)+ sin1;

б) sin (π +1)+ sin (π −1);

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

в) cos

2

+1 + sin1?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Верно ли утверждение, что косинус суммы двух углов треугольника равен косинусу третьего угла?

7.Чему равен тангенс тупого угла параллелограмма, если тангенс острого угла равен 32 ?

Задачи

259. Определите знак выражения:

3°) sin 4πcos 9πtg 2π

 

1°) sin 65°;

2°) tg 147° sin 269°;

;

 

 

5

7

9

 

4) sin(2) cos2 tg(3) ;

5*) sin 3πtg cost .

 

 

 

5

9

 

 

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

271

260. Пусть 0 < α < 2π . Определите знак выражения:

1°)

π

 

;

2°)

π

 

;

3) sin (2α − π);

sin

2

− α

cos

2

+ α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) tg (α − π);

5) cos(π − α);

6)

 

2π −

α

ctg

2

.

 

 

 

 

 

 

261.Вычислите значение каждой из тригонометрических функций, если:

 

1°) sint = −0,8;

3π

< t < 2π

;

2°) cost = −

12

; π < t <

3π

;

 

2

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3)

tgt = −2,4;

π

< t < π ;

 

 

4) ctgt = 3; 0 < t < π ;

 

 

 

 

 

 

 

 

2

< t < 3π ;

 

 

 

 

5

2

 

 

 

5°) sint =0,6;

π

 

 

6°) cost = −

; π < t < 2π .

 

2

 

 

13

262.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Найдите координаты точки Pt на тригонометрической ок-

 

ружности, если:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

ctgt = −

 

 

5

;

2) tgt = −

4

;

3) ctgt = 2 + 3; 4) tgt =1 + 2 .

263.

12

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислите:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

tg α

 

 

, если sin α = −

2

и ctg α > 0;

 

 

 

 

 

 

1 cosα

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) 1 +ctgsinα α , если cosα = −43 и ctg α < 0.

264.Упростите выражение:

 

sin2 α −1

 

 

 

 

 

cos2 α −1

 

 

 

 

 

 

 

1°)

1 cos2 α;

 

 

 

 

 

2) 1 sin2 α;

 

 

 

 

 

 

 

3°)

cosαtgα −sin α;

 

 

4°)

cosα −sin αctg α;

 

 

 

5°) cos2 α + ctg2α + sin2 α;

6°) cos2 α + tg2α + sin2 α;

 

 

 

 

2

 

 

1

;

 

 

8) 1 + tg

2

 

 

1

 

;

 

 

 

7) 1 + ctg

α +

 

 

 

 

α +

 

 

 

 

cos2 α

 

 

 

sin2 α

 

 

 

9)

1 + ctg2α ;

 

 

 

 

 

10)

 

1 + tg2α

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + ctg2 α

 

 

 

 

 

 

 

1 + tg2α

 

α + cos

 

α ;

12)

 

 

 

 

 

 

;

11) sin

2

α −sin

4

4

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

4

 

13) (tg α + ctg α)(1 + cosα)(1 cosα);cos

 

α − cos

 

α + sin

 

α

 

272

Тригонометрические функции

14) (tg α + ctg α)(1 + sin α)(1 sin α) ;

 

 

 

 

 

15*)

 

tgα

 

;

 

 

 

16*)

 

 

 

ctg α

.

 

 

 

1 + tg2

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + ctg2α

265. Докажите, что:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1°)

1

 

+

 

1

 

=

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

sin2

α

cos2

α

sin2 α cos2

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

ctg2α − tg2α = cos2 α −sin2 α;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 α cos2 α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3°) cos4 α −sin4 α =1 2sin2 α;

 

4°) sin4 α − cos4 α =1 2cos2 α;

5)

tg2α −sin2 α = tg2α sin2 α;

 

6) ctg2α − cos2 α = ctg2α cos2 α;

7)cos2 α + 2sin2 α + sin2 αtg2α =

 

 

 

1

 

 

;

 

 

 

cos2

α

 

 

8)

sin2 α + 2cos2 α + cos2 αc tg2α =

 

1

 

.

 

sin2 α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

266°. Вычислите значения тригонометрических функций для сле-

дующих углов:

3) 150°;

 

4) 210°;

5) 225°;

 

1)

120°;

 

 

 

2) 135°;

 

 

 

6)

240°;

 

 

 

7) 300°;

 

8) 315°;

 

9) 330°;

10) 390°.

267°. Пользуясь формулами приведения, вычислите:

 

 

 

 

1)

sin

19π

;

 

 

2) cos

11π

;

3) tg

11π

;

 

4) ctg

31π

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3

13π

 

 

4

4π

 

 

6

 

5)

 

;

 

7) tg

 

 

 

sin

3

 

6) cos

 

;

 

3

;

8) ctg

4

.

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

268°. Вычислите значение выражения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) cos 990°

– sin 780° – ctg 945°;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) tg 1080°

– sin 855° + cos 1305°;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

3cos 1860°

+ sin(–1920° ) + cos(–630°);

 

 

 

 

 

 

 

4) cos 2850°

– cos (–765°) + tg 1035°.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

269. Сведите к тригонометрическим функциям положительного аргумента, меньшего π:

1)9 ; 2) cos 359π; 3) tg 3512π; 4) ctg 185π.

270.Сведите к значению тригонометрической функции для числа из отрезка 0; π :

4sin 28π

1) sin

4π

;

2) cos

;

3)

 

5π

;

4)

 

11π

3

4

tg

4

 

ctg

6

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

273

271.Вычислите:

1)(sin10°+ sin 20°+ sin30°)(cos60°+ cos70°+ cos80°);

 

2*) ctg 31° ctg 32° ctg 33° … ctg 57° ctg 58° ctg 59°.

272.

Вычислите сумму:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

sin 0°+ sin1°+ sin 2°+...+ sin359°+ sin360°;

 

 

 

 

 

2)

tg20°+ tg40°+ tg60°+...+ tg160°+ tg180°.

 

 

 

 

 

273.

Упростите выражение:

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

sin(π + α) + cos

2

+ α

 

 

+ cos(2π −

α) sin

2

− α

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin α

 

 

tg

− α

 

 

 

cosα

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

 

 

2

 

 

+

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(π + α)

 

ctg(π − α)

cos(π − α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg

2

− α − tg(π + α)

+ sin

2

− α

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

cos(

π + α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

2

+ α

 

 

tg

2

− α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ctg(2π − α)

 

sin(π + α)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

274. Докажите, что:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

π

 

 

 

 

 

π

 

 

= 0 ;

 

 

π

 

 

 

π

 

 

sin

4

+ α − cos

4

− α

2)tg

4

+ α

= ctg

4

− α .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

275.Косинус одного из смежных углов равен −1213 . Найдите синус второго смежного угла.

276.Косинус одного из углов параллелограмма равен −135 . Найдите синус второго из его углов.

277.Сумма косинусов острых углов прямоугольного треугольника равна m. Найдите: 1) сумму квадратов синусов этих углов; 2*) произведение синусов этих углов.

274

Тригонометрические функции

Упражнения для повторения

278.Виберите среди углов:

1) 205°; 335°; 385°; 695°; 745°; –25°; –205°; –335° такие, синус которых равен sin 25°;

2) 5π; 45π; 65π; 115π; 215π; 45π; 95π; 195π такие, косинус ко-

5.

279.На рис. 303 представлен график функции y = f(x), определённой на множестве всех действительных чисел. Каким будет график функции:

1)y = f(x – 1); 2) y = f(x + 1); 3) y = f(x – 2)?

Даны графики функций y = f(x), определённых на отрезке [–1; 0] (рис. 304). Достройте каждый из них (если это возможно) до графика:

1)чётной функции; 2) нечётной функции.торых равен π

Основные соотношения между тригонометрическими функциями

275

Итог

Основные утверждения

Название утверждения или словесная формулировка

Основноетригонометрическое тождество и следствия из него

1) В формуле приведе-

ния функция не ме-

няется, если к аргу-

менту прибавлять ± π

или же ±2π, и меняет-

ся (синус на косинус,

тангенс на котангенс,

косинус на синус, котангенс на тангенс),

если прибавлять чис-

ла ± π2 или ± 32π .

2) Полученная функция в правой части

равенства берется со знаком, совпадаю-

щим со знаком значе-

ния в левой части,

если

считать, что

0 < t <

π .

 

2

Содержание

утверждения sin2t + cos2t = 1,

 

2

1

 

1

+ tg t

=

 

,

cos2 t

 

2

1

 

1

+ ctg

t =

 

sin2 t

sin(π +t) = −sint , cos(π +t) = −cost , sin(π −t) = sint , cos(π −t) = −cost ,

sin

π

 

 

 

= cost,

 

 

 

t

 

 

2

 

 

 

 

cos

π

 

 

 

= sint ,

 

 

 

t

 

 

2

 

 

 

 

sin

π

 

 

 

= cost ,

 

 

 

+t

 

 

2

 

 

 

 

 

π

 

 

 

= −sint ,

cos

2

+t

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

= −cost ,

sin

 

2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

= −sint ,

cos

 

2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

3π

 

 

= sint ,

cos

2

 

+t

 

 

 

 

 

3π

 

 

 

= −cost

sin

 

2

 

 

+t

 

 

 

 

 

 

 

 

Графическая

иллюстрация