- •Обращение к читателю
- •Введение
- •РАЗДЕЛ 1. Функции, их свойства и графики
- •§1. Числовые множества
- •§2. Вычисления и расчёты
- •§3. Функциональные зависимости
- •§4. Основные свойства функций
- •§5. Корни n-ой степени
- •§6. Степенные функции с рациональными показателями
- •§7. Основные понятия и аксиомы стереометрии
- •§8. Взаимное расположение двух прямых в пространстве
- •§9. Параллельное проектирование
- •§10. Изображение фигур в стереометрии
- •§11. Параллельность прямых и плоскостей
- •§12. Параллельность плоскостей
- •§13. Тригонометрические функции числового аргумента
- •§14. Основные соотношения между тригонометрическими функциями
- •§15. Свойства и графики тригонометрических функций
- •§16. Тригонометрические формулы сложения и следствия из них
- •§17. Простейшие тригонометрические уравнения и неравенства
- •§18. Перпендикулярность прямой и плоскости
- •§19. Связь между параллельностью и перпендикулярностью прямых и плоскостей
- •§20. Перпендикулярность плоскостей
- •§21. Ортогональное проектирование
- •§23. Измерение расстояний в пространстве
- •§24. Измерение углов в пространстве
- •Ответы и указания к задачам
- •Предметный указатель
- •Содержание
§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 |
< 7π < π, то числу 7π 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+π |
можно получить из точки Pt |
||||||||
поворотом на угол π. Поэтому точки Pt и Pt+π симметричны 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 P−t симметричны относитель-
но оси абсцисс, а точки P−t 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 7πcost . |
|
|||
|
|
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 |
7π |
|
3 |
13π |
|
|
4 |
4π |
|
|
6 |
7π |
|
|||||||
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 |
7π |
; |
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