Синус, косинус, тангенс и котангенс острого угла в прямоугольном треугольнике
Тригонометрические функции острого угла. Основное тригонометрическое тождество. Значения синуса, косинуса, тангенса для углов 30°, 45° и 60°.
Пусть в прямоугольном треугольнике ABC угол ∠C = 90°, α = ∠A — острый угол:
• c = AB — гипотенуза;
• a = BC — противолежащий катет для угла α;
• b = AC — прилежащий катет для угла α.
1. Синус (sin α):
Отношение противолежащего катета к гипотенузе:
sin α = a / c.
2. Косинус (cos α):
Отношение прилежащего катета к гипотенузе:
cos α = b / c.
3. Тангенс (tg α):
Отношение противолежащего катета к прилежащему:
tg α = a / b = sin α / cos α.
4. Котангенс (ctg α):
Отношение прилежащего катета к противолежащему:
ctg α = b / a = cos α / sin α = 1 / tg α.
Чертеж: Тригонометрические функции острого угла
Противолежащий / c
Прилежащий / c
Катет / катет
1. Основное тригонометрическое тождество:
Для любого угла α справедливо:
sin²α + cos²α = 1.
Доказательство по теореме Пифагора:
sin²α + cos²α = (a / c)² + (b / c)² = (a² + b²) / c².
По теореме Пифагора a² + b² = c², поэтому: c² / c² = 1. Тождество доказано!
2. Дополнительные тождества:
• tg α * ctg α = 1;
• 1 + tg²α = 1 / cos²α;
• 1 + ctg²α = 1 / sin²α;
• Формулы дополнительных углов (смежные в 90°):
sin(90° - α) = cos α, \quad cos(90° - α) = sin α, \quad tg(90° - α) = ctg α.
Стандартные табличные значения, необходимые для решения задач:
• Для угла 30° (π/6):
sin 30° = 1/2; \quad cos 30° = √3 / 2; \quad tg 30° = √3 / 3 = 1 / √3; \quad ctg 30° = √3.
• Для угла 45° (π/4):
sin 45° = √2 / 2; \quad cos 45° = √2 / 2; \quad tg 45° = 1; \quad ctg 45° = 1.
• Для угла 60° (π/3):
sin 60° = √3 / 2; \quad cos 60° = 1/2; \quad tg 60° = √3; \quad ctg 60° = √3 / 3.
Мнемоническое правило для синусов 0°, 30°, 45°, 60°, 90°: √0/2, √1/2, √2/2, √3/2, √4/2.
30°, 45°, 60°
sin 45° = cos 45°
Формулы для выражения сторон:
Нахождение противолежащего катета a
Нахождение прилежащего катета b
Нахождение гипотенузы c
В задачах по планиметрии часто требуется найти синус или косинус тупого угла (например, угла 120° или 150° в треугольнике или параллелограмме).
Законы знаков для второй четверти (90° < α < 180°):
1. Синус тупого угла ПОЛОЖИТЕЛЕН:
sin(180° - α) = sin α (например, sin 150° = sin 30° = 1/2, sin 120° = sin 60° = √3 / 2);
2. Косинус тупого угла ОТРИЦАТЕЛЕН:
cos(180° - α) = -cos α (например, cos 120° = -cos 60° = -1/2, cos 150° = -cos 30° = -√3 / 2)!
Отрицательный знак косинуса тупого угла критически важен в теореме косинусов: минус на минус дает плюс!
Ловушка ЕНТ: Знак косинуса тупого угла
В тупоугольном треугольнике cos α < 0! При подстановке в теорему косинусов слагаемое превращается в сумму: c² = a² + b² + 2ab|cos α|.
- 1. Определение тригонометрических функций в прямоугольном треугольнике~5 мин
- 2. Основное тригонометрическое тождество и следствия~5 мин
- 3. Таблица точных значений для углов 30°, 45° и 60°~5 мин
- 4. Алгоритм нахождения сторон прямоугольного треугольника~5 мин
- 5. Ловушки ЕНТ: Синус и косинус тупого угла~5 мин
