Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Trygonometria

Zależności między funkcjami trygonometrycznymiPodstawa

Poznaj najważniejsze zależności między sinusem, cosinusem i tangensem. Wyznaczaj brakujące wartości bez odtwarzania całego trójkąta.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Zależności między funkcjami trygonometrycznymi pozwalają obliczyć brakujące wartości, gdy znamy jedną z nich. Dla kąta ostrego wszystkie trzy wartości są dodatnie, co pomaga wybrać właściwy znak przy pierwiastkowaniu.

Wróćmy do znaczenia boków

Oznaczmy przyprostokątną naprzeciw wybranego kąta \(\alpha\) przez \(a\), przyprostokątną przy tym kącie przez \(b\), a przeciwprostokątną przez \(c\). Mamy \(\sin\alpha=\frac ac\), \(\cos\alpha=\frac bc\) oraz \(\tan\alpha=\frac ab\).

Gdy dzielimy sinus przez cosinus, otrzymujemy \(\frac ac:\frac bc=\frac ac\cdot\frac cb=\frac ab\). Długość przeciwprostokątnej skraca się, dlatego wynik jest tangensem. Dzielenie przez ułamek zastępujemy mnożeniem przez jego odwrotność.

Dwie podstawowe zależności

\[\tan\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha},\qquad \sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\]

Pierwsza równość wymaga \(\cos\alpha\neq0\). Dla kąta ostrego ten warunek jest spełniony. Zapis \(\sin^2\alpha\) oznacza \((\sin\alpha)^2\).

Drugą równość nazywamy jedynką trygonometryczną. Wynika z twierdzenia Pitagorasa po podzieleniu \(a^2+b^2=c^2\) przez \(c^2\). Mówi o sumie kwadratów, nie o sumie samych wartości sinusa i cosinusa.

Przykład: od sinusa do pozostałych funkcji

Dany jest kąt ostry i \(\sin\alpha=\frac5{13}\). Szukamy cosinusa i tangensa.

  1. Odejmij kwadrat sinusa od jedności, zapisanej z tym samym mianownikiem.\(\cos^2\alpha=1-\frac{25}{169}=\frac{144}{169}\)
  2. Dla kąta ostrego cosinus jest dodatni.\(\cos\alpha=\frac{12}{13}\)
  3. Podziel sinus przez obliczony cosinus.\(\tan\alpha=\frac5{13}:\frac{12}{13}=\frac5{12}\)

Sprawdzenie daje \(\frac{25}{169}+\frac{144}{169}=1\). Dopiero para spełniająca tę równość może opisywać sinus i cosinus tego samego kąta.

Kąty dopełniające się

W trójkącie prostokątnym dwa kąty ostre sumują się do \(90^\circ\). Jeśli jeden to \(\alpha\), drugi wynosi \(90^\circ-\alpha\). Zmiana wybranego kąta zamienia role przyprostokątnych, ale nie zmienia przeciwprostokątnej.

Zmiana kąta zamienia role przyprostokątnychTrójkąt prostokątny. Kąt α przy lewym dolnym wierzchołku. Przyprostokątna naprzeciw ma oznaczenie a, przy kącie b, przeciwprostokątna c. α + β = 90°. Dla α bok a leży naprzeciw; dla β — bok b.Zmiana kąta zamienia role przyprostokątnychαbacβα + β = 90°. Dla α bok a leży naprzeciw; dla β — bok b.

Dlatego \(\sin(90^\circ-\alpha)=\cos\alpha\) i \(\cos(90^\circ-\alpha)=\sin\alpha\). Na przykład \(\sin30^\circ=\cos60^\circ=\frac12\). Dodatkowo tangensy tych dwóch kątów są odwrotnościami, bo raz dzielimy \(a\) przez \(b\), a raz \(b\) przez \(a\).

Typowy błąd: dane trzeba sprawdzić

Jeśli \(\sin\alpha=\frac67\) i \(\cos\alpha=\frac37\), to są poprawne dane dla jednego kąta.Suma kwadratów wynosi \(\frac{45}{49}\), a powinna wynosić jeden.
Najpierw sprawdzamy \(\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1\). Ta para nie opisuje żadnego kąta.

Którą zależność wybrać?

Znając sinus lub cosinus, użyj jedynki trygonometrycznej, a potem ilorazu. Znając tangens, możesz przyjąć proporcjonalne przyprostokątne: dla \(\tan\alpha=2\) wybierz \(a=2\), \(b=1\), więc \(c=\sqrt5\). Wtedy \(\sin\alpha=\frac2{\sqrt5}\) oraz \(\cos\alpha=\frac1{\sqrt5}\). Wszystkie trzy wartości muszą dotyczyć tego samego kąta.

Najczęstsze pytania

Jak obliczyć tangens z sinusa i cosinusa?
Podziel sinus przez cosinus: \(\tan\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}\). Cosinus musi być niezerowy.
Czy dowolna para dodatnich ułamków może opisywać sinus i cosinus?
Nie. Ich kwadraty muszą sumować się do jedności. Dla kąta ostrego obie wartości muszą być dodatkowo dodatnie.

Poćwicz

ABCD

Co otrzymujemy, dzieląc sinus kąta ostrego przez jego cosinus?

ABCD

Jeśli \(\sin\alpha=\frac{8}{17}\), to dla kąta ostrego \(\cos\alpha\) wynosi:

ABCD

Dla kąta ostrego \(\sin\alpha=\frac8{17}\) i \(\cos\alpha=\frac{15}{17}\). Ile wynosi \(\tan\alpha\)?

ABCD

Dla kąta ostrego \(\tan\alpha=\frac34\), a \(\cos\alpha=\frac45\). Ile wynosi \(\sin\alpha\)?

ABCD

Jeśli \(\cos^2\alpha=\frac{7}{16}\), to \(\sin^2\alpha\) wynosi:

ABCD

Który zapis jest równy dla każdego kąta ostrego \(\tan\alpha\)?

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)