Тригонометрические функции углов от 0° до 180°
Единичная полуокружность, определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса, знаки в четвертях и табличные значения.
Для обобщения тригонометрических понятий на тупые углы используют единичную полуокружность — верхнюю половину окружности радиуса R = 1 с центром в начале координат (0, 0), расположенную в верхней полуплоскости y ≥ 0. Каждому углу α от 0° до 180° соответствует единственная точка M(x; y) на этой полуокружности, полученная поворотом начального радиус-вектора OA = (1; 0) против часовой стрелки на угол α. Косинусом угла α называют абсциссу x точки M: cos α = x. Синусом угла α называют ординату y точки M: sin α = y.
Ордината точки
Абсцисса точки
Ограниченность синуса и косинуса
Для любого угла α ∈ [0°; 180°]: 0 ≤ sin α ≤ 1 (синус угла в треугольнике всегда неотрицателен!), а -1 ≤ cos α ≤ 1.
Построение единичной полуокружности
Откладывание угла α
Считывание координат
Тангенсом угла α называют отношение синуса угла α к его косинусу: tg α = sin α / cos α (при α ≠ 90°, где косинус равен нулю). Котангенсом угла α называют отношение косинуса угла α к его синусу: ctg α = cos α / sin α (при α ≠ 0° и α ≠ 180°, где синус равен нулю). Геометрически тангенс измеряется на вертикальной линии тангенсов x = 1, а котангенс — на горизонтальной линии котангенсов y = 1.
Тангенс
Котангенс
Неопределенность tg 90°
При α = 90° радиус-вектор вертикален (x = 0), поэтому деление на ноль невозможно: tg 90° не существует!
Нахождение sin α и cos α
Проверка знаменателя
Вычисление отношения
В диапазоне от 0° до 180° угол лежит либо в I четверти (0° < α < 90° — острый угол), либо во II четверти (90° < α < 180° — тупой угол). В I четверти точки имеют x > 0 и y > 0, поэтому все четыре функции положительны: sin > 0, cos > 0, tg > 0, ctg > 0. Во II четверти точки имеют x < 0 и y > 0: синус остается положительным (sin > 0), а косинус, тангенс и котангенс становятся строго отрицательными: cos < 0, tg < 0, ctg < 0.
Знак синуса на [0°; 180°]
Знак косинуса
Определение вида треугольника по знаку косинуса
Если в треугольнике cos угла положителен — угол острый; если cos = 0 — угол прямой; если cos отрицателен — треугольник тупоугольный!
Определение четверти угла
Выбор знака
Запись ответа с учетом знака
Точные табличные значения тригонометрических функций являются опорными: sin 0° = 0, sin 30° = 1/2, sin 45° = √2/2, sin 60° = √3/2, sin 90° = 1, sin 120° = √3/2, sin 135° = √2/2, sin 150° = 1/2, sin 180° = 0. Для косинуса: cos 0° = 1, cos 30° = √3/2, cos 45° = √2/2, cos 60° = 1/2, cos 90° = 0, cos 120° = -1/2, cos 135° = -√2/2, cos 150° = -√3/2, cos 180° = -1.
sin(180° - α) = sin α
cos(180° - α) = -cos α
Правило корней из 0, 1, 2, 3, 4
Синусы углов 0°, 30°, 45°, 60°, 90° равны √0/2, √1/2, √2/2, √3/2, √4/2. Это позволяет мгновенно вспомнить всю строку таблицы!
Определение острого аналога
Вызов табличного значения
Приписывание знака
Обобщение определений тригонометрических функций на углы до 180° позволило сформулировать универсальные законы для любых треугольников: 1) Теорема косинусов: c² = a² + b² - 2ab cos C (обобщение теоремы Пифагора на непрямоугольные треугольники). 2) Теорема синусов: a / sin A = b / sin B = c / sin C = 2R (стороны треугольника пропорциональны синусам противолежащих углов). 3) Формула площади треугольника: S = (1/2)ab sin C.
Теорема косинусов
Теорема синусов
Тупой угол в теореме косинусов
Если угол C тупой, cos C < 0, и слагаемое -2ab cos C становится положительным: квадрат стороны превышает сумму квадратов двух других.
Анализ данных треугольника
Выбор теоремы
Расчет неизвестных элементов
- 1. 1. Единичная полуокружность и определение синуса и косинуса~5 мин
- 2. 2. Определение тангенса и котангенса~5 мин
- 3. 3. Знаки тригонометрических функций в I и II координатных четвертях~5 мин
- 4. 4. Таблица значений тригонометрических функций для углов 0°, 30°, 45°, 60°, 90°, 120°, 135°, 150°, 180°~5 мин
- 5. 5. Связь с геометрией: теоремы синусов и косинусов~5 мин
