Самые необходимые тригонометрические формулы. Основные формулы тригонометрии

При выполнении тригонометрических преобразований следуйте следующим советам:

1. Не пытайтесь сразу придумать схему решения примера от начала до конца.
2. Не пытайтесь преобразовывать сразу весь пример. Продвигайтесь вперёд маленькими шагами.
3. Помните, что кроме тригонометрических формул в тригонометрии можно по-прежнему применять все справедливые алгебраические преобразования (вынесение за скобку, сокращение дробей, формулы сокращённого умножения и так далее).
4. Верьте, что всё будет хорошо.

Основные тригонометрические формулы

Большинство формул в тригонометрии часто применяется как справа налево, так и слева направо, поэтому учить эти формулы нужно так хорошо, чтобы Вы легко смогли применить некоторую формулу в обоих направлениях. Запишем для начала определения тригонометрических функций. Пусть имеется прямоугольный треугольник:

Тогда, определение синуса:

Определение косинуса:

Определение тангенса:

Определение котангенса:

Основное тригонометрическое тождество:

Простейшие следствия из основного тригонометрического тождества:

Формулы двойного угла. Синус двойного угла:

Косинус двойного угла:

Тангенс двойного угла:

Котангенс двойного угла:

Дополнительные тригонометрические формулы

Тригонометрические формулы сложения. Синус суммы:

Синус разности:

Косинус суммы:

Косинус разности:

Тангенс суммы:

Тангенс разности:

Котангенс суммы:

Котангенс разности:

Тригонометрические формулы преобразования суммы в произведение. Сумма синусов:

Разность синусов:

Сумма косинусов:

Разность косинусов:

Сумма тангенсов:

Разность тангенсов:

Сумма котангенсов:

Разность котангенсов:

Тригонометрические формулы преобразования произведения в сумму. Произведение синусов:

Произведение синуса и косинуса:

Произведение косинусов:

Формулы понижения степени.

Формулы половинного угла.

Тригонометрические формулы приведения

Функцию косинус называют кофункцией функции синус и наоборот. Аналогично функции тангенс и котангенс являются кофункциями. Формулы приведения можно сформулировать в виде следующего правила:

• Если в формуле приведения угол вычитается (прибавляется) из 90 градусов или 270 градусов, то приводимая функция меняется на кофункцию;
• Если же в формуле приведения угол вычитается (прибавляется) из 180 градусов или 360 градусов, то название приводимой функции сохраняется;
• При этом перед приведенной функцией ставится тот знак, который имеет приводимая (т.е. исходная) функция в соответствующей четверти, если считать вычитаемый (прибавляемый) угол острым.

Формулы приведения задаются в виде таблицы:

По тригонометрической окружности легко определять табличные значения тригонометрических функций:

Тригонометрические уравнения

Для решения некоторого тригонометрического уравнения его нужно свести к одному из простейших тригонометрических уравнений, которые будут рассмотрены ниже. Для этого:

• Можно применять тригонометрические формулы приведенные выше. При этом не нужно пытаться преобразовать сразу весь пример, а нужно двигаться вперед маленькими шагами.
• Нужно не забывать о возможности преобразовать некоторое выражение и с помощью алгебраических методов, т.е. например, вынести что-нибудь за скобку или, наоборот, раскрыть скобки, сократить дробь, применить формулу сокращенного умножения , привести дроби к общему знаменателю и так далее.
• При решении тригонометрических уравнений можно применять метод группировки . При этом нужно помнить, что для того чтобы произведение нескольких множителей было равно нолю, достаточно чтобы любой из них был равен нолю, а остальные существовали .
• Применяя метод замены переменной , как обычно, уравнение после введения замены должно стать проще и не содержать первоначальной переменной. Также нужно не забыть выполнить обратную замену.
• Помните, что однородные уравнения часто встречаются и в тригонометрии.
• Раскрывая модули или решая иррациональные уравнения с тригонометрическими функциями нужно помнить и учитывать все тонкости решения соответствующих уравнений с обычными функциями.
• Помните про ОДЗ (в тригонометрических уравнениях ограничения на ОДЗ в основном сводятся к тому, что делить на ноль нельзя, но не забываем и о других ограничениях, особенно о положительности выражений в рациональных степенях и под корнями четных степеней). Также помните, что значения синуса и косинуса могут лежать только в пределах от минус единицы до плюс единицы включительно.

Главное, если не знаете, что делать, делайте хоть что-нибудь, при этом главное правильно использовать тригонометрические формулы. Если то, что Вы при этом получаете становиться все лучше и лучше, значит продолжайте решение, а если становиться хуже, значит вернитесь к началу и попробуйте применить другие формулы, так поступайте пока не наткнетесь на правильный ход решения.

Формулы решений простейших тригонометрических уравнений. Для синуса существует две равнозначные формы записи решения:

Для остальных тригонометрических функций запись однозначна. Для косинуса:

Для тангенса:

Для котангенса:

Решение тригонометрических уравнений в некоторых частных случаях:

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

1. Введение.

Подходя к школе, слышу голоса ребят из спортивного зала, иду дальше – поют, рисуют… везде эмоции, чувства. Мой кабинет, урок алгебры, десятиклассники. Вот и наш учебник, в котором курс тригонометрии составляет половину его объема, и в нем две закладки – это те места, где я нашла слова, не относящиеся к теории тригонометрии.

К числу немногих относятся учащиеся, которые любят математику, чувствует ее красоту и не спрашивает, зачем нужно изучать тригонометрию, где применяется изученный материал? Большинство – кто просто выполняет задания, чтобы не получить плохую оценку. И твердо уверены в том, что прикладное значение математики – это получить знания, достаточные для успешной сдачи ЕГЭ и поступления в ВУЗ (поступить и забыть).

Основная цель представляемого урока – показать прикладное значение тригонометрии в различных сферах деятельности человека. Приведенные примеры помогут учащимся увидеть связь этого раздела математики с другими предметами, изучаемыми в школе. Содержание этого урока – элемент профессиональной подготовки учащихся.

Рассказать новое о, казалось бы, давно известном факте. Показать логическую связь между тем, что уже знаем, и то, что предстоит изучить. Немного приоткрыть дверь и заглянуть за рамки школьной программы. Необычные задачи, связь с событиями сегодняшнего дня – вот те приемы, которые я использую для достижения поставленных целей. Ведь школьная математика как предмет способствует не столько обучению, сколько развитию личности, его мышления, культуры.

2. Конспект урока по алгебре и началам анализа (10 класс).

Организационный момент: Расставить шесть столов полукругом (модель транспортира), листы с заданиями для учащихся на столах (Приложение 1) .

Объявление темы урока: “Тригонометрия – это просто и понятно”.

В курсе алгебры и начал анализа мы приступаем к изучению тригонометрии, мне хотелось бы рассказать о прикладном значении этого раздела математики.

Тезис урока:

“Великая книга природы может быть прочтена только теми, кто знает язык, на котором она написана, и этот язык – математика”.
(Г. Галилей).

В конце урока подумаем вместе, смогли ли мы заглянуть в эту книгу и понять язык, на котором она написана.

Тригонометрия острого угла.

Тригонометрия – слово греческое и в переводе означает “измерение треугольников”. Возникновение тригонометрии связано с измерениями на земле, строительным делом, астрономией. А первое знакомство с ней произошло тогда, когда вы взяли в руки транспортир. Обратили вы внимание на то, как стоят столы? Прикиньте в уме: если принять один стол за хорду, то какова градусная мера дуги, которую она стягивает?

Вспомним о мере измерения углов: 1 ° = 1/ 360 часть окружности (“градус” – от латинского grad – шаг). Знаете ли вы, почему окружность разделили на 360 частей, почему не разбили на 10, 100 или 1000 частей, как это происходит, например, при измерении длин? Расскажу вам одну из версий.

Раньше люди считали, что Земля – это центр Вселенной и она неподвижна, а Солнце совершает за сутки один оборот вокруг Земли, геоцентрическая система мира, “гео” – Земля (Рисунок № 1 ). Вавилонские жрецы, проводившие астрономические наблюдения, обнаружили, что в день равноденствия Солнце от восхода до заката описывает на небесном своде полуокружность, в которой видимый поперечник (диаметр) Солнца укладывается ровно 180 раз, 1 ° – след Солнца. (Рисунок № 2) .

Долгое время тригонометрия носила чисто геометрический характер. В вы продолжаете знакомство с тригонометрией, решая прямоугольные треугольники. Узнаёте, что синус острого угла прямоугольного треугольника – это есть отношение противолежащего катета к гипотенузе, косинус – отношение прилежащего катета к гипотенузе, тангенс – отношение противолежащего катета к прилежащему катету и котангенс – отношение прилежащего катета к противолежащему. И запоминаете, что в прямоугольном треугольнике, имеющем данный угол, отношения сторон не зависят от размеров треугольника. Знакомитесь с теоремами синусов и косинусов для решения произвольных треугольников.

В 2010 году московскому метрополитену исполнилось 75 лет. Каждый день мы спускаемся в метро и не замечаем, что …

Задача № 1. Угол наклона всех эскалаторов московского метро равен 30 градусам. Зная это, количество ламп на эскалаторе и примерное расстояние между лампами, можно вычислить примерную глубину заложения станции. На эскалаторе станции “Цветной бульвар” 15 ламп, а на станции “Пражская” 2 лампы. Рассчитайте, какова глубина заложения этих станций, если расстояния между лампами, от входа эскалатора до первой лампы и от последней лампы до выхода с эскалатора равны 6 м (Рисунок № 3 ). Ответ: 48 м и 9 м

Домашнее задание . Самая глубокая станция московского метро – “Парк Победы”. Какова глубина её заложения? Предлагаю вам самостоятельно найти недостающие данные для решения домашней задачи.

У меня в руках лазерная указка, она же – дальномер. Измерим, например, расстояние до доски.

Китайский дизайнер Хуань Цяокун догадался соединить в одно устройство два лазерных дальномера, транспортир и получил инструмент, позволяющий определять расстояние между двумя точками на плоскости (Рисунок № 4 ). Как вы думаете, с помощью какой теоремы решается эта задача? Вспомните формулировку теоремы косинусов. Согласны ли вы со мной, что ваших знаний уже достаточно для того, чтобы сделать такое изобретение? Решайте задачи по геометрии и совершайте каждый день маленькие открытия!

Сферическая тригонометрия.

Помимо плоской геометрии Евклида (планиметрии) могут существовать и другие геометрии, в которых рассматриваются свойства фигур не на плоскости, а на других поверхностях, например на поверхности шара (Рисунок № 5 ). Первый математик, заложивший фундамент для развития неевклидовых геометрий был Н.И. Лобачевский – “Коперник геометрии”. С 1827 г. в течение 19 лет он был ректором Казанский Университета.

Сферическая тригонометрия, являющаяся частью сферической геометрии, рассматривает соотношения между сторонами и углами треугольников на сфере, образованных дугами больших кругов на сфере (Рисунок № 6 ).

Исторически сферическая тригонометрия и геометрия возникли из потребностей астрономии, геодезии, навигации, картографии. Подумайте, какое из этих направлений в последние годы получило столь бурное развитие, что его результат уже применяется в современных коммуникаторах. … Современное применение навигации – это система спутниковой навигации, которая позволяет определить местоположение и скорость объекта по сигналу его приемника.

Глобальная Навигационная Система (GPS). Для определения широты и долготы приемника необходимо, как минимум, принимать сигналы от трех спутников. Прием сигнала от четвертого спутника позволяет определить и высоту объекта над поверхностью (Рисунок № 7 ).

Компьютер приемника решает четыре уравнения с четырьмя неизвестными до тех пор, пока не найдется решение, которое проводит все окружности через одну точку (Рисунок № 8 ).

Знания из тригонометрии острого угла оказались недостаточны для решения более сложных практических задач. При изучении вращательных и круговых движений значение величины угла и круговой дуги не ограничены. Возникла необходимость перехода к тригонометрии обобщенного аргумента.

Тригонометрия обобщенного аргумента.

В качестве модели, с помощью которой математики работают с углами, была выбрана окружность (Рисунок № 9 ). Положительные углы откладываются против часовой стрелки, отрицательные – по часовой. Знакомы ли вы с историей такого соглашения?

Как известно, механические и солнечные часы устроены так, что их стрелки вращаются “по солнцу”, т.е. в том же направлении, в каком мы видим кажущееся нам движение Солнца вокруг Земли. (Вспомните начало урока – геоцентрическая система мира). Но с открытием Коперником истинного (положительного) движения Земли вокруг Солнца, видимое нами (т.е. кажущееся) движение Солнца вокруг Земли является фиктивным (отрицательным). Гелиоцентрическая система мира (гелио – Солнце) (Рисунок № 10 ).

Разминка .

1. Вытянуть правую руку перед собой, параллельно поверхности стола и выполнить круговой поворот на 720 градусов.
2. Вытянуть левую руку перед собой, параллельно поверхности стола и выполнить круговой поворот на (–1080) градусов.
3. Положите кисти рук на плечи и сделайте по 4 круговых движения вперед и назад. Какова сумма углов поворота?

В 2010 прошли Зимние Олимпийские игры в Ванкувере, критерии выставления оценок за выполненное упражнение фигуристом мы узнаем, решив задачу.

Задача № 2. Если фигурист совершает поворот на угол 10 800 градусов при выполнении упражнения “винт” за 12 секунд, то он получает оценку “отлично”. Определите, какое количество оборотов совершит фигурист за это время и скорость его вращения (обороты в секунду). Ответ: 2,5 оборота/сек.

Домашнее задание . На какой угол поворачивается фигурист, получивший оценку “неудовлетворительно”, если при таком же времени вращения его скорость была 2 оборота в секунду.

Наиболее удобной мерой измерения дуг и углов, связанных с вращательными движениями, оказалась радианная (радиусная) мера, как более крупная единица измерения угла или дуги (Рисунок № 11 ). Эта мера измерения углов вошла в науку через замечательные труды Леонарда Эйлера. Швейцарец по происхождению, он 30 лет прожил в России, был членом Петербургской Академии наук. Именно ему мы обязаны “аналитической” трактовкой всей тригонометрии, он вывел формулы, которые вы сейчас изучаете, ввел единообразные знаки:.sin x , cos x , tg x , ctg x .

Если до 17-го века развитие учения о тригонометрических функциях строилось на геометрической основе, то, начиная с 17-го века, тригонометрические функции начали применять к решению задач механики, оптики, электричества, для описания колебательных процессов, распространения волн. Везде, где приходится иметь дело с периодическими процессами и колебаниями, нашли применение тригонометрические функции. Функции, выражающие законы периодических процессов, обладают особым только им присущим свойством: они повторяют свои значения через один и тот же промежуток изменения аргумента. Изменения всякой функции наиболее наглядно передаются на её графике (Рисунок № 12 ).

Мы уже обращались за помощью к своему организму, при решении задач на вращение. Давайте прислушаемся к биению своего сердца. Сердце – самостоятельный орган. Головной мозг управляет любой нашей мышцей, кроме сердечной. У нее есть собственный центр управления – синусный узел. При каждом сокращении сердца по всему организму – начиная от синусного узла (размером с просяное зерно)– распространяется электрический ток. Его можно зарегистрировать с помощью электрокардиографа. Он вычерчивает электрокардиограмму (синусоиду) (Рисунок № 13 ).

Теперь поговорим о музыке. Математика – это музыка, это союз ума и красоты.
Музыка – это математика по вычислениям, алгебра по абстрагированию, тригонометрия по красоте. Гармоническое колебание (гармоника) – это синусоидальное колебание. График показывает, как изменяется воздушное давление на барабанную перепонку слушателя: вверх и вниз по дуге, периодически. Воздух давит то сильнее, то слабее. Сила воздействия совсем невелика и колебания происходят очень быстро: сотни и тысячи толчков каждую секунду. Такие периодические колебания мы воспринимаем как звук. Сложение двух различных гармоник дает колебание более сложной формы. Сумма трех гармоник – еще сложнее, а естественные, природные звуки и звуки музыкальных инструментов складываются из большого количества гармоник. (Рисунок № 14 .)

Каждая гармоника характеризуется тремя параметрами: амплитудой, частотой и фазой. Частота колебаний показывает, сколько толчков давления воздуха происходит за одну секунду. Большие частоты воспринимаются как "высокие", "тонкие" звуки. Выше 10 КГц – писк, свист. Маленькие частоты воспринимаются как "низкие", "басовые" звуки, рокот. Амплитуда – это размах колебаний. Чем размах больше, тем сильнее воздействие на барабанную перепонку, и тем громче звук, который мы слышим (Рисунок № 15 ). Фаза – это смещение колебаний во времени. Фаза может измеряться в градусах или радианах. В зависимости от фазы смещается нулевой отсчет на графике. Для задания гармоники достаточно указать фазу от –180 до +180 градусов, поскольку при больших значениях колебание повторяется. Два синусоидальных сигнала с одинаковыми амплитудой и частотой, но разными фазами складываются алгебраически (Рисунок № 16 ).

Итог урока. Как вы думаете, смогли мы прочитать несколько страниц из Великой книги природы? Узнав о прикладном значении тригонометрии, стала ли вам более понятна ее роль в различных сферах деятельности человека, понятен ли вам был изложенный материал? Тогда вспомните и перечислите сферы применения тригонометрии, с которыми вы познакомились сегодня или знали ранее. Я надеюсь, что каждый из вас нашел в сегодняшнем уроке что-то новое для себя, интересное. Быть может, это новое подскажет вам путь в выборе будущей профессии, но, кем бы вы ни стали, ваша математическая образованность поможет стать профессионалом своего дела и интеллектуально развитым человеком.

Домашнее задание . Ознакомиться с конспектом урока (

\(\blacktriangleright\) Рассмотрим прямоугольную систему координат и в ней окружность с единичным радиусом и центром в начале координат.

Угол в \(1^\circ\) - это такой центральный угол, который опирается на дугу, длина которой равна \(\dfrac1{360}\) длины всей окружности.

\(\blacktriangleright\) Будем рассматривать на окружности такие углы, у которых вершина находится в центре окружности, а одна сторона всегда совпадает с положительным направлением оси \(Ox\) (на рисунке выделено красным).
На рисунке таким образом отмечены углы \(45^\circ,\ 180^\circ,\ 240^\circ\) :

Заметим, что угол \(0^\circ\) - это угол, обе стороны которого совпадают с положительным направлением оси \(Ox\) .

Точку, в которой вторая сторона такого угла \(\alpha\) пересекает окружность, будет называть \(P_{\alpha}\) .
Положение точки \(P_{0}\) будем называть начальным положением.

Таким образом, можно сказать, что мы совершаем поворот по окружности из начального положения \(P_0\) до положения \(P_{\alpha}\) на угол \(\alpha\) .

\(\blacktriangleright\) Поворот по окружности против часовой стрелки - это поворот на положительный угол. Поворот по часовой стрелке - это поворот на отрицательный угол.

Например, на рисунке отмечены углы \(-45^\circ, -90^\circ, -160^\circ\) :

\(\blacktriangleright\) Рассмотрим точку \(P_{30^\circ}\) на окружности. Для того, чтобы совершить поворот по окружности из начального положения до точки \(P_{30^\circ}\) , необходимо совершить поворот на угол \(30^\circ\) (оранжевый). Если мы совершим полный оборот (то есть на \(360^\circ\) ) и еще поворот на \(30^\circ\) , то мы снова попадем в эту точку, хотя уже был совершен поворот на угол \(390^\circ=360^\circ+30^\circ\) (голубой). Также попасть в эту точку мы можем, совершив поворот на \(-330^\circ\) (зеленый), на \(750^\circ=360^\circ+360^\circ+30^\circ\) и т.д.

Таким образом, каждой точке на окружности соответствует бесконечное множество углов, причем отличаются эти углы друг от друга на целое число полных оборотов (\(n\cdot360^\circ, n\in\mathbb{Z}\) ).
Например, угол \(30^\circ\) на \(360^\circ\) больше, чем угол \(-330^\circ\) , и на \(2\cdot 360^\circ\) меньше, чем угол \(750^\circ\) .

Все углы, находящиеся в точке \(P_{30^\circ}\) можно записать в виде: \(\alpha=30^\circ+n\cdot 360^\circ, \ n\in\mathbb{Z}\) .

\(\blacktriangleright\) Угол в \(1\) радиан - это такой центральный угол, который опирается на дугу, длина которой равна радиусу окружности:

Т.к. длина всей окружности радиусом \(R\) равна \(2\pi R\) , а в градусной мере - \(360^\circ\) , то имеем \(360^\circ=2\pi \cdot 1\textbf{ рад}\) , откуда \ Это основная формула, с помощью которой можно переводить градусы в радианы и наоборот.

Пример 1. Найти радианную меру угла \(60^\circ\) .

Т.к. \(180^\circ = \pi \Rightarrow 1^\circ = \dfrac{\pi}{180} \Rightarrow 60^\circ=\dfrac{\pi}3\)

Пример 2. Найти градусную меру угла \(\dfrac34 \pi\) .

Т.к. \(\pi=180^\circ \Rightarrow \dfrac34 \pi=\dfrac34 \cdot 180^\circ=135^\circ\) .

Обычно пишут, например, не \(\dfrac{\pi}4 \text{ рад}\) , а просто \(\dfrac{\pi}4\) (т.е. единицу измерения “рад” опускают). Обратим внимание, что обозначение градуса при записи угла не опускают . Таким образом, под записью “угол равен \(1\) ” понимают, что “угол равен \(1\) радиану”, а не “угол равен \(1\) градусу”.

Т.к. \(\pi \thickapprox 3,14 \Rightarrow 180^\circ \thickapprox 3,14 \textbf{ рад} \Rightarrow 1 \textbf{ рад} \thickapprox 57^\circ\) .
Такую приблизительную подстановку делать в задачах нельзя, но знание того, чему приближенно равен \(1\) радиан в градусах часто помогает при решении некоторых задач. Например, таким образом проще найти на окружности угол в \(5\) радиан: он примерно равен \(285^\circ\) .

\(\blacktriangleright\) Из курса планиметрии (геометрии на плоскости) мы знаем, что для углов \(0<\alpha< 90^\circ\) определены синус, косинус, тангенс и котангенс следующим образом:
если дан прямоугольный треугольник со сторонами \(a, b, c\) и углом \(\alpha\) , то:

Т.к. на единичной окружности определены любые углы \(\alpha\in(-\infty;+\infty)\) , то нужно определить синус, косинус, тангенс и котангенс для любого угла.
Рассмотрим единичную окружность и на ней угол \(\alpha\) и соответствующую ему точку \(P_{\alpha}\) :

Опустим перпендикуляр \(P_{\alpha}K\) из точки \(P_{\alpha}\) на ось \(Ox\) . Мы получим прямоугольный треугольник \(\triangle OP_{\alpha}K\) , из которого имеем: \[\sin\alpha=\dfrac{P_{\alpha}K}{P_{\alpha}O} \qquad \cos \alpha=\dfrac{OK}{P_{\alpha}O}\] Заметим, что отрезок \(OK\) есть не что иное, как абсцисса \(x_{\alpha}\) точки \(P_{\alpha}\) , а отрезок \(P_{\alpha}K\) - ордината \(y_{\alpha}\) . Заметим также, что т.к. мы брали единичную окружность, то \(P_{\alpha}O=1\) - ее радиус.
Таким образом, \[\sin\alpha=y_{\alpha}, \qquad \cos \alpha=x_{\alpha}\]

Таким образом, если точка \(P_{\alpha}\) имела координаты \((x_{\alpha}\,;y_{\alpha})\) , то через соответствующий ей угол ее координаты можно переписать как \((\cos\alpha\,;\sin\alpha)\) .

Определение: 1. Синусом угла \(\alpha\) называется ордината точки \(P_{\alpha}\) , соответствующей этому углу, на единичной окружности.

2. Косинусом угла \(\alpha\) называется абсцисса точки \(P_{\alpha}\) , соответствующей этому углу, на единичной окружности.

Поэтому ось \(Oy\) называют осью синусов, ось \(Ox\) - осью косинусов.

\(\blacktriangleright\) Окружность можно разбить на \(4\) четверти, как показано на рисунке.


Т.к. в \(I\) четверти и абсциссы, и ординаты всех точек положительны, то косинусы и синусы всех углов из этой четверти также положительны.
Т.к. во \(II\) четверти ординаты всех точек положительны, а абсциссы - отрицательны, то косинусы всех углов из этой четверти - отрицательны, синусы - положительны.
Аналогично можно определить знак синуса и косинуса для оставшихся четвертей.

Пример 3. Так как, например, точки \(P_{\frac{\pi}{6}}\) и \(P_{-\frac{11\pi}6}\) совпадают, то их координаты равны, т.е. \(\sin\dfrac{\pi}6=\sin \left(-\dfrac{11\pi}6\right),\ \cos \dfrac{\pi}6=\cos \left(-\dfrac{11\pi}6\right)\) .

Пример 4. Рассмотрим точки \(P_{\alpha}\) и \(P_{\pi-\alpha}\) . Пусть для удобства \(0<\alpha<\dfrac{\pi}2\) .

Проведем перпендикуляры на ось \(Ox\) : \(OK\) и \(OK_1\) . Треугольники \(OKP_{\alpha}\) и \(OK_1P_{\pi-\alpha}\) равны по гипотенузе и углу (\(\angle P_{\alpha}OK=\angle P_{\pi-\alpha}OK_1=\alpha\) ). Следовательно, \(OK=OK_1, KP_{\alpha}=K_1P_{\pi-\alpha}\) . Т.к. координаты точки \(P_{\alpha}=(OK;KP_{\alpha})=(\cos\alpha\,;\sin\alpha)\) , а точки \(P_{\pi-\alpha}=(-OK_1;K_1P_{\pi-\alpha})=(\cos(\pi-\alpha)\,;\sin(\pi-\alpha))\) , следовательно, \[\cos(\pi-\alpha)=-\cos\alpha, \qquad \sin(\pi-\alpha)=\sin\alpha\]

Таким образом доказываются и другие формулы, называемые формулами приведения : \[{\large{\begin{array}{l|r} \hline \sin(\pi-\alpha)=\sin\alpha & \cos(\pi-\alpha)=-\cos\alpha\\ \sin(\pi+\alpha)=-\sin\alpha & \cos(\pi+\alpha)=-\cos\alpha\\ \sin(2\pi\pm\alpha)=\pm\sin\alpha & \cos (2\pi\pm\alpha)=\cos\alpha\\ \sin \left(\dfrac{\pi}2\pm\alpha\right)=\cos\alpha & \cos\left(\dfrac{\pi}2\pm\alpha\right)=\pm\sin\alpha\\ \hline \end{array}}}\]

С помощью этих формул можно найти синус или косинус любого угла, сведя это значение к синусу или косинусу угла из \(I\) четверти.

Таблица синусов, косинусов, тангенсов и котангенсов углов из первой четверти:
\[{\large{\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline &&&&&\\[-17pt] & \quad 0 \quad (0^ \circ)& \quad \dfrac{\pi}6 \quad (30^\circ) & \quad \dfrac{\pi}4 \quad (45^\circ) & \quad \dfrac{\pi}3 \quad (60^\circ)& \quad \dfrac{\pi}2 \quad (90^\circ) \\ &&&&&\\[-17pt] \hline \sin & 0 &\frac12&\frac{\sqrt2}2&\frac{\sqrt3}2&1\\ \hline \cos &1&\frac{\sqrt3}2&\frac{\sqrt2}2&\frac12&0\\ \hline \mathrm{tg} &0 &\frac{\sqrt3}3&1&\sqrt3&\infty\\ \hline \mathrm{ctg} &\infty &\sqrt3&1&\frac{\sqrt3}3&0\\ \hline \end{array}}}\]

Заметим, что данные значения были выведены в разделе “Геометрия на плоскости (планиметрия). Часть II” в теме “Начальные сведения о синусе, косинусе, тангенсе и котангенсе”.

Пример 5. Найдите \(\sin{\dfrac{3\pi}4}\) .

Преобразуем угол: \(\dfrac{3\pi}4=\dfrac{4\pi-\pi}{4}=\pi-\dfrac{\pi}4\)

Таким образом, \(\sin{\dfrac{3\pi}4}=\sin\left(\pi-\dfrac{\pi}4\right)=\sin\dfrac{\pi}4=\dfrac{\sqrt2}2\) .

\(\blacktriangleright\) Для упрощения запоминания и использования формул приведения можно следовать следующему правилу.

Случай 1. \(n\cdot \pi\pm \alpha\) \[\sin(n\cdot \pi\pm \alpha)=\bigodot \sin\alpha\] \[\cos(n\cdot \pi\pm \alpha)=\bigodot \cos\alpha\]

Знак угла можно найти, определив, в какой четверти он находится. Пользуясь таким правилом, предполагаем, что угол \(\alpha\) находится в \(I\) четверти.

Случай 2. Если угол можно представить в виде , где \(n\in\mathbb{N}\) , то \[\sin(n\cdot \pi+\dfrac{\pi}2\pm \alpha)=\bigodot \cos\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак синуса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) . \[\cos(n\cdot \pi+\dfrac{\pi}2\pm \alpha)=\bigodot \sin\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак косинуса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) .

Знак определяется таким же образом, как и в случае \(1\) .

Заметим, что в первом случае функция остается неизменной, а во втором случае - меняется (говорят, что функция меняется на кофункцию).

Пример 6. Найти \(\sin \dfrac{13\pi}{3}\) .

Преобразуем угол: \(\dfrac{13\pi}{3}=\dfrac{12\pi+\pi}{3}=4\pi+\dfrac{\pi}3\) , следовательно, \(\sin \dfrac{13\pi}{3}=\sin \left(4\pi+\dfrac{\pi}3\right)=\sin\dfrac{\pi}3=\dfrac{\sqrt3}2\)

Пример 7. Найти \(\cos \dfrac{17\pi}{6}\) .

Преобразуем угол: \(\dfrac{17\pi}{6}=\dfrac{18\pi-\pi}{6}=3\pi-\dfrac{\pi}6\) , следовательно, \(\cos \dfrac{17\pi}{6}=\cos \left(3\pi-\dfrac{\pi}6\right)=-\cos\dfrac{\pi}6=-\dfrac{\sqrt3}2\)

\(\blacktriangleright\) Область значений синуса и косинуса .
Т.к. координаты \(x_{\alpha}\) и \(y_{\alpha}\) любой точки \(P_{\alpha}\) на единичной окружности находятся в пределах от \(-1\) до \(1\) , а \(\cos\alpha\) и \(\sin\alpha\) - абсцисса и ордината соответственно этой точки, то \[{\large{-1\leq \cos\alpha\leq 1 ,\qquad -1\leq\sin\alpha\leq 1}}\]

Из прямоугольного треугольника по теореме Пифагора имеем: \(x^2_{\alpha}+y^2_{\alpha}=1^2\)
Т.к. \(x_{\alpha}=\cos\alpha,\ y_{\alpha}=\sin\alpha \Rightarrow\) \[{\large{\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1}} - \textbf{основное тригонометрическое тождество (ОТТ)}\]

\(\blacktriangleright\) Тангенс и котангенс .

Т.к. \(\mathrm{tg}\,\alpha=\dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}, \cos\alpha\ne 0\)

\(\mathrm{ctg}\,\alpha=\dfrac{\cos\alpha}{\sin\alpha}, \sin\alpha\ne 0\) , то:

1) \({\large{\mathrm{tg}\,\alpha\cdot \mathrm{ctg}\,\alpha=1, \cos\alpha\ne 0, \sin\alpha \ne 0}}\)

2) тангенс и котангенс положительны в \(I\) и \(III\) четвертях и отрицательны в \(II\) и \(IV\) четвертях.

3) область значений тангенса и котангенса - все вещественные числа, т.е. \(\mathrm{tg}\,\alpha\in\mathbb{R}, \ \mathrm{ctg}\,\alpha\in\mathbb{R}\)

4) для тангенса и котангенса также определены формулы приведения.

Случай 1. \[\mathrm{tg}\,(n\cdot \pi\pm \alpha)=\bigodot \mathrm{tg}\,\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак тангенса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) (\(\cos\alpha\ne 0\) ). \[\mathrm{ctg}\,(n\cdot \pi\pm \alpha)=\bigodot \mathrm{ctg}\,\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак котангенса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) (\(\sin\alpha\ne 0\) ).

Случай 2. Если угол можно представить в виде \(n\cdot \pi+\dfrac{\pi}2\pm\alpha\) , где \(n\in\mathbb{N}\) , то \[\mathrm{tg}\,(n\cdot \pi+\dfrac{\pi}2\pm \alpha)=\bigodot \mathrm{ctg}\,\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак тангенса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) (\(\sin\alpha\ne 0\) ). \[\mathrm{ctg}\,(n\cdot \pi+\dfrac{\pi}2\pm \alpha)=\bigodot \mathrm{tg}\,\alpha\] где на месте \(\bigodot\) стоит знак котангенса угла \(n\cdot \pi\pm \alpha\) (\(\cos\alpha\ne 0\) ).

5) ось тангенсов проходит через точку \((1;0)\) параллельно оси синусов, причем положительное направление оси тангенсов совпадает с положительным направлением оси синусов;
ось котангенсов - через точку \((0;1)\) параллельно оси косинусов, причем положительное направление оси котангенсов совпадает с положительным направлением оси косинусов.


Доказательство этого факта приведем на примере оси тангенсов.

\(\triangle OP_{\alpha}K \sim \triangle AOB \Rightarrow \dfrac{P_{\alpha}K}{OK}=\dfrac{BA}{OB} \Rightarrow \dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}=\dfrac{BA}1 \Rightarrow BA=\mathrm{tg}\,\alpha\) .

Таким образом, если точку \(P_{\alpha}\) соединить прямой с центром окружности, то эта прямая пересечет линию тангенсов в точке, значение которой равно \(\mathrm{tg}\,\alpha\) .

6) из основного тригонометрического тождества вытекают следующие формулы: \ Первую формулу получают делением правой и левой частей ОТТ на \(\cos^2\alpha\) , вторую - делением на \(\sin^2\alpha\) .

Обращаем внимание, что тангенс не определен в углах, где косинус равен нулю (это \(\alpha=\dfrac{\pi}2+\pi n, n\in\mathbb{Z}\) );
котангенс не определен в углах, где синус равен нулю (это \(\alpha=\pi+\pi n, n\in\mathbb{Z}\) ).

\(\blacktriangleright\) Четность косинуса и нечетность синуса, тангенса, котангенса .

Напомним, что функция \(f(x)\) называется четной, если \(f(-x)=f(x)\) .

Функция называется нечетной, если \(f(-x)=-f(x)\) .

По окружности видно, что косинус угла \(\alpha\) равен косинусу угла \(-\alpha\) при любых значениях \(\alpha\) :

Таким образом, косинус - четная функция, значит, верна формула \[{\Large{\cos(-x)=\cos x}}\]

По окружности видно, что синус угла \(\alpha\) противоположен синусу угла \(-\alpha\) при любых значениях \(\alpha\) :

Таким образом, синус - нечетная функция, значит, верна формула \[{\Large{\sin(-x)=-\sin x}}\]

Тангенс и котангенс также нечетные функции: \[{\Large{\mathrm{tg}\,(-x)=-\mathrm{tg}\,x}}\] \[{\Large{\mathrm{ctg}\,(-x)=-\mathrm{ctg}\,x}}\]

Т.к. \(\mathrm{tg}\,(-x)=\dfrac{\sin (-x)}{\cos(-x)}=\dfrac{-\sin x}{\cos x}=-\mathrm{tg}\,x \qquad \mathrm{ctg}\,(-x)=\dfrac{\cos(-x)}{\sin(-x)}=-\mathrm{ctg}\,x\) )

Как показывает практика, один из сложнейших разделов математики, который встречается школьникам в ЕГЭ, - тригонометрия. С наукой о соотношениях сторон в треугольниках начинают знакомиться в 8 классе. Уравнения данного типа содержат переменную под знаком тригонометрических функций. Несмотря на то, что простейшие из них: \(sin x = a\) , \(cos x = a\) , \(tg x = a\) , \(ctg x = a\) - знакомы практически каждому школьнику, их выполнение зачастую вызывает сложности.

В ЕГЭ по математике профильного уровня правильно решенное задание по тригонометрии оценивается очень высоко. Школьник может получить до 4 первичных баллов за верно выполненную задачу из данного раздела. Для этого искать к ЕГЭ шпаргалки по тригонометрии практически бессмысленно. Наиболее разумное решение - хорошо подготовиться к экзамену.

Как это сделать?

Для того чтобы тригонометрия в ЕГЭ по математике вас не пугала, воспользуйтесь при подготовке нашим порталом. Это удобно, просто и эффективно. В данном разделе нашего образовательного портала, открытом для учащихся как Москвы, так и других городов, представлены доступно изложенный теоретический материал и формулы по тригонометрии для ЕГЭ. Также ко всем математическим определениям мы подобрали примеры с подробным описанием хода их решения.

После изучения теории по разделу «Тригонометрия» при подготовке к ЕГЭ рекомендуем перейти в «Каталоги», для того чтобы полученные знания лучше усвоились. Здесь вы сможете выбрать задачи по интересующей теме и просмотреть их решения. Таким образом, повторение теории по тригонометрии в ЕГЭ будет максимально эффективным.

Что нужно знать?

Прежде всего необходимо выучить значения \(sin\) , \(cos\) , \(tg\) , \(ctg\) острых углов от \(0°\) до \(90°\) . Также при подготовке к ЕГЭ в Москве стоит запомнить основные методы решения заданий по тригонометрии. Следует учесть, что, выполняя задачи, вы должны привести уравнение к простейшему виду. Сделать это можно следующим образом:

• разложив уравнение на множители;
• заменив переменную (сведение к алгебраическим уравнениям);
• приведя к однородному уравнению;
• перейдя к половинному углу;
• преобразовав произведения в сумму;
• введя вспомогательный угол;
• использовав способ универсальной подстановки.

При этом чаще всего учащемуся приходится в ходе решения использовать несколько из перечисленных методов.

Соотношения между основными тригонометрическими функциями – синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом - задаются тригонометрическими формулами . А так как связей между тригонометрическими функциями достаточно много, то этим объясняется и обилие тригонометрических формул. Одни формулы связывают тригонометрические функции одинакового угла, другие – функции кратного угла, третьи – позволяют понизить степень, четвертые – выразить все функции через тангенс половинного угла, и т.д.

В этой статье мы по порядку перечислим все основные тригонометрические формулы, которых достаточно для решения подавляющего большинства задач тригонометрии. Для удобства запоминания и использования будем группировать их по назначению, и заносить в таблицы.

Навигация по странице.

Основные тригонометрические тождества

Основные тригонометрические тождества задают связь между синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом одного угла. Они вытекают из определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса, а также понятия единичной окружности . Они позволяют выразить одну тригонометрическую функцию через любую другую.

Подробное описание этих формул тригонометрии, их вывод и примеры применения смотрите в статье .

Формулы приведения

Формулы приведения следуют из свойств синуса, косинуса, тангенса и котангенса , то есть, они отражают свойство периодичности тригонометрических функций, свойство симметричности, а также свойство сдвига на данный угол. Эти тригонометрические формулы позволяют от работы с произвольными углами переходить к работе с углами в пределах от нуля до 90 градусов.

Обоснование этих формул, мнемоническое правило для их запоминания и примеры их применения можно изучить в статье .

Формулы сложения

Тригонометрические формулы сложения показывают, как тригонометрические функции суммы или разности двух углов выражаются через тригонометрические функции этих углов. Эти формулы служат базой для вывода следующих ниже тригонометрических формул.

Формулы двойного, тройного и т.д. угла

Формулы двойного, тройного и т.д. угла (их еще называют формулами кратного угла) показывают, как тригонометрические функции двойных, тройных и т.д. углов () выражаются через тригонометрические функции одинарного угла . Их вывод базируется на формулах сложения.

Более детальная информация собрана в статье формулы двойного, тройного и т.д. угла .

Формулы половинного угла

Формулы половинного угла показывают, как тригонометрические функции половинного угла выражаются через косинус целого угла . Эти тригонометрические формулы следуют из формул двойного угла.

Их вывод и примеры применения можно посмотреть в статье .

Формулы понижения степени

Тригонометрические формулы понижения степени призваны содействовать переходу от натуральных степеней тригонометрических функций к синусам и косинусам в первой степени, но кратных углов. Иными словами, они позволяют понижать степени тригонометрических функций до первой.

Формулы суммы и разности тригонометрических функций

Основное предназначение формул суммы и разности тригонометрических функций заключается в переходе к произведению функций, что очень полезно при упрощении тригонометрических выражений. Указанные формулы также широко используются при решении тригонометрических уравнений, так как позволяют раскладывать на множители сумму и разность синусов и косинусов.

Формулы произведения синусов, косинусов и синуса на косинус

Переход от произведения тригонометрических функций к сумме или разности осуществляется посредством формул произведения синусов, косинусов и синуса на косинус .

Copyright by cleverstudents

Все права защищены.
Охраняется законом об авторском праве. Ни одну часть сайта www.сайт, включая внутренние материалы и внешнее оформление, нельзя воспроизводить в какой-либо форме или использовать без предварительного письменного разрешения правообладателя.

Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!

Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.

Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.

Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.

Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.