Основные тригонометрические тождества и формулы приведения
Основное тригонометрическое тождество, соотношения между тангенсом и косинусом, формулы приведения для углов 90° ± α, 180° - α.
Точка M(cos α; sin α) лежит на окружности радиуса 1 с уравнением x² + y² = 1. Подставляя координаты точки, получают фундаментальное соотношение тригонометрии — основное тригонометрическое тождество: sin²α + cos²α = 1. Из него вытекают формулы взаимного выражения: sin α = ±√(1 - cos²α) и cos α = ±√(1 - sin²α), где знак перед корнем определяется четвертью, в которой лежит угол α.
Основное тождество
Четверть угла
Никогда не забывайте про квадрат
Выражение sin α + cos α не равно 1! Единице равна только сумма КВАДРАТОВ синуса и косинуса одного и того же угла.
Запись тождества
Вычисление квадрата неизвестной функции
Извлечение корня с правильным знаком
Перемножая тангенс и котангенс, получают тождество взаимной обратности: tg α · ctg α = 1 (при cos α ≠ 0, sin α ≠ 0). Если разделить основное тождество sin²α + cos²α = 1 почленно на cos²α, получают важнейшую формулу: 1 + tg²α = 1 / cos²α. Аналогично, деление на sin²α дает: 1 + ctg²α = 1 / sin²α. Эти формулы позволяют мгновенно находить cos α или sin α напрямую через значение тангенса.
Взаимная обратность
Связь tg и cos
Экономия шагов в задачах
Если известен tg α = 2, не нужно решать систему: сразу cos²α = 1 / (1 + 2²) = 1/5, откуда cos α = ±1/√5.
Возведение tg α в квадрат
Вычисление 1 + tg²α
Обращение дроби и взятие корня
Углы α и 90° - α в сумме дают 90° (острые углы одного прямоугольного треугольника). Катет, противолежащий углу α, является прилежащим к углу 90° - α. Поэтому синус одного угла равен косинусу другого, а тангенс равен котангенсу: sin(90° - α) = cos α, cos(90° - α) = sin α, tg(90° - α) = ctg α, ctg(90° - α) = tg α. Эти равенства называют формулами кофункций (дополнительных углов).
Кофункции
Симметрия относительно диагонали
Происхождение названия косинус
Латинское слово «complementi sinus» означает буквально «синус дополнения» (до 90°).
Выделение угла 90° - α
Замена функции на кофункцию
Сохранение положительного знака
Углы α и 180° - α являются смежными. На единичной полуокружности точки M₁(cos α; sin α) и M₂(cos(180° - α); sin(180° - α)) симметричны относительно вертикальной оси Oy. У них одинаковые ординаты и противоположные абсциссы. Отсюда следуют формулы приведения для смежных углов: sin(180° - α) = sin α, cos(180° - α) = -cos α, tg(180° - α) = -tg α, ctg(180° - α) = -ctg α.
Синус смежного угла
Косинус смежного угла
Применение в геометрии
В параллелограмме сумма соседних углов равна 180°, поэтому синусы соседних углов строго одинаковы: sin A = sin B.
Представление угла через 180° - α
Сохранение наименования функции
Учет знака
Для быстрого запоминания всех формул приведения используют универсальное мнемоническое правило из двух шагов: 1) Название функции: если угол содержит 90° (вертикальная ось, «кивок головой вверх-вниз — да»), то функция меняется на родственную (кофункцию: sin ↔ cos, tg ↔ ctg). Если угол содержит 180° (горизонтальная ось, «мотание головой влево-вправо — нет»), функция НЕ меняется. 2) Знак результата: определяется знаком исходной функции в той четверти, куда попадает угол при остром α.
Смена названия
Сохранение названия
Знак смотрится по ИСХОДНОЙ функции
Частая ошибка: смотреть знак по полученной новой функции. Знак всегда определяется исключительно по левой части исходного равенства!
Определение оси
Определение четверти аргумента
Определение знака левой части
- 1. 1. Основное тригонометрическое тождество и следствия~5 мин
- 2. 2. Связь между тангенсом, котангенсом и косинусом~5 мин
- 3. 3. Формулы приведения для дополнительного угла 90° - α~5 мин
- 4. 4. Формулы приведения для смежных углов 180° - α~5 мин
- 5. 5. Мнемоническое правило («правило лошади») для формул приведения~5 мин
