Радианная мера угла и тригонометрическая окружность
Определение радиана, перевод градусов в радианы и обратно, длина дуги окружности, площадь сектора и тригонометрический круг.
Градусная мера (деление окружности на 360°) исторически условна. В математическом анализе используют радианную меру — естественную единицу измерения. Один радиан (1 рад) — это центральный угол, опирающийся на дугу окружности, длина которой в точности равна радиусу этой окружности (L = R). Так как длина всей окружности равна 2πR, полный оборот в 360° содержит ровно 2π радиан: 360° = 2π рад. Развернутый угол 180° равен π радиан. Приближенно 1 рад ≈ 180° / 3.14159 ≈ 57.3° (или 57°17'45'').
Длина дуги равна R
Фундаментальная связка
Безразмерность радиана
Радиан является отношением длины дуги к длине радиуса (метры делятся на метры), поэтому радиан — безразмерная величина. В формулах слово «рад» обычно опускают: пишут sin π, а не sin(π рад).
Запоминание опорного соотношения
Определение масштабного коэффициента
Сокращение дроби
Для перевода градусной меры α° в радианную меру αрад угол умножают на коэффициент π / 180°: αрад = (α° · π) / 180°. Для перевода радианной меры αрад в градусную меру угол умножают на коэффициент 180° / π: α° = (αрад · 180°) / π. Важнейшие опорные соответствия: 30° = π/6, 45° = π/4, 60° = π/3, 90° = π/2, 120° = 2π/3, 135° = 3π/4, 150° = 5π/6, 180° = π, 270° = 3π/2, 360° = 2π.
В радианы
В градусы
Быстрый перевод через части развернутого угла
Чтобы найти 60°, разделите 180° на 3: значит, это π/3. Чтобы найти 45°, разделите 180° на 4: это π/4.
Умножение на коэффициент
Сокращение общих делителей
Запись кратного π
В радианной мере формулы геометрии круга принимают предельно простой и изящный вид: 1) Длина дуги окружности радиуса R, соответствующей центральному углу α рад: L = R · α. 2) Площадь кругового сектора с углом α рад: Sсект = (1/2) · R² · α = (1/2) · L · R. В градусной мере эти формулы были перегружены коэффициентом 180 или 360, а в радианах этот делитель естественным образом исчезает.
Длина дуги
Площадь сектора
Угол обязан быть в радианах
В формулу L = Rα категорически нельзя подставлять угол в градусах! Угол 60° предварительно переводят в π/3 рад.
Перевод угла в радианы
Вычисление длины дуги L
Расчет площади сектора S
Тригонометрической (единичной) окружностью называют окружность радиуса R = 1 с центром в начале координат (0, 0). Начальным положением служит радиус-вектор OA = (1; 0). Угол поворота может быть сколь угодно большим (более одного полного оборота) и отрицательным: поворот против часовой стрелки считается положительным (α > 0), а по часовой стрелке — отрицательным (α < 0). Полный оборот равен 2π рад. Любой угол можно представить в виде α = α₀ + 2πk, где α₀ ∈ [0; 2π), а k ∈ ℤ — целое число полных оборотов.
Единичная окружность
Периодичность намотки
Направление вращения
В математике положительным направлением вращения принято направление против часовой стрелки (навстречу ходу стрелок механических часов).
Выделение целых оборотов
Определение остаточного угла α₀
Определение координатной четверти
Точка на единичной окружности имеет координаты M(cos α; sin α). 1) Синус равен ординате y: sin α > 0 в I и II четвертях (верхняя половина), sin α < 0 в III и IV четвертях (нижняя половина). 2) Косинус равен абсциссе x: cos α > 0 в I и IV четвертях (правая половина), cos α < 0 во II и III четвертях (левая половина). 3) Тангенс и котангенс равны y/x и x/y: они положительны там, где знаки x и y совпадают (I и III четверти), и отрицательны там, где знаки противоположны (II и IV четверти).
Знаки синуса
Знаки косинуса
Мнемоническое правило знаков тангенса
Тангенс положителен на главной диагонали (I и III четверти) и отрицателен на побочной диагонали (II и IV четверти).
Определение четверти угла
Анализ знаков проекций x и y
Вывод знака функции
- 1. 1. Понятие радиана как естественной единицы измерения углов~5 мин
- 2. 2. Формулы перевода градусов в радианы и обратно~5 мин
- 3. 3. Длина дуги окружности и площадь кругового сектора~5 мин
- 4. 4. Тригонометрическая окружность и обобщенный угол поворота~5 мин
- 5. 5. Координатные четверти и знаки тригонометрических функций на круге~5 мин
