Соответствие между углами и числовым рядом
Тригонометрия
Наталья Сергеевна Шабрыкина
Углы и их измерение
Пусть даны два совпадающих луча
- подвижный и
- неподвижный. И пусть луч
поворачиваясь в плоскости вокруг точки
, совершит некоторый поворот. Такой поворот, при котором луч
впервые опять совпадет с лучом
, называется полным оборотом.

Пусть луч
совершил некоторый поворот, тогда говорят, что он задает угол
, соответствующий этому повороту. Другим определением угла является геометрическая фигура, образованная двумя лучами, исходящими из одной точки
, которая называется вершиной угла. Луч
носит название начала отсчета и обычно направлен горизонтально вправо.
Для измерения углов применяют две меры.
Градусная мера угла
Поворот, равный
полного оборота против часовой стрелки задает угол в один градус. Различают также следующие доли градуса: 1 минута = 1’ = 1/60 градуса; 1 секунда = 1’’ = 1/60 минуты = 1/3600 градуса.
Угол, равный 180о или половине полного оборота называют развернутым, равный 90о или четверти полного оборота – прямым.
Радианная мера угла
Рассмотрим два луча
- подвижный и
- неподвижный. Выберем на них точки
и
, которые в начальный момент времени совпадают. При повороте точка
будет описывать окружность радиуса
. Повернем подвижный луч
так, чтобы точка
прошла расстояние, равное радиусу:
, тогда луч
составит с лучом
угол в один радиан.

Если повернуть подвижный луч
так, чтобы точка
прошла расстояние
, тогда луч
составит с лучом
угол в
радиан.
При совершение полного оборота точка
проходит расстояние, равное длине окружности
, значит полный оборот соответствует углу
радиан.
Из вышесказанного нетрудно установить, что радиан соответствует 180о. Таким образом,
и
.
Соответствие между углами и числовым рядом
Радианная мера угла позволяет установить взаимно однозначное соответствие между множеством углов и рядом действительных чисел. Это возможно, поскольку с одной стороны
- это число, равное 3, 14… с другой стороны это угол, соответствующий 180о. Таким образом, нетрудно установить взаимооднозначное соответствие между углами от 0 до 360о и действительными числами от 0 до
. Для того, чтобы понять, как поставить в соответствие углы числам, превышающим
, следует вспомнить, что совершив полный оборот подвижный луч возвращается в исходное положение, т.е. любым углам, различающимся на
или кратное им будет соответствовать одно и то же взаимное положение подвижного или неподвижного лучей. Отрицательные же углы соответствуют повороту подвижного луча против часовой стрелки. Таким образом, любое действительное число представляет собой радианную меру какого-либо угла и наоборот, любому углу можно поставить в соответствие действительное число.
Тригонометрические функции
Определения
Определения тригонометрическим функциям даются с помощью тригонометрической окружности, под которой понимается окружность единичного радиуса с центром в начале координат.

Рассмотрим два радиуса этой окружности: неподвижный
(где точка
) и подвижный
(где точка
). Пусть подвижный радиус образует с неподвижным угол
.
Число, равное ординате конца единичного радиуса, образующего угол
с неподвижным радиусом
, называется синусом угла
:
.
Число, равное абсциссе конца единичного радиуса, образующего угол
с неподвижным радиусом
, называется косинусом угла
:
.
Таким образом, точка
, являющаяся концом подвижного радиуса, образующего угол
, имеет координаты
.
Тангенсом угла
называется отношение синуса этого угла к его косинусу:
,
,
.
Котангенсом угла
называется отношение косинуса этого угла к его синусу:
,
,
.
Четность/нечетность

Рассмотрим тригонометрические функции двух углов
(который соответствует подвижному радиусу
) и
(который соответствует подвижному радиусу
). Поскольку
, значит точка
имеет координаты
. Поэтому
, т.е. синус – функция нечетная;
, т.е. косинус – функция четная;
, т.е. тангенс нечетен;
, т.е. котангенс также нечетен.
Промежутки знакопостоянства
Знаки тригонометрических функций для различных координатных четвертей следуют из определения этих функций. Следует отметить, что поскольку тангенс и котангенс являются отношениями синуса и косинуса, они положительны, когда синус и косинус угла имеют одинаковые знаки и отрицательны когда разные.

синус косинус тангенс, котангенс
Периодичность
Периодичность синуса и косинуса основана на том факте, что углы, отличающиеся на целое количество полных оборотов, соответствуют одному и тому же взаимному расположению подвижного и неподвижного лучей. Соответственно и координаты точки пересечения подвижного луча и тригонометрической окружности будут одинаковы для углов, отличающихся на целое количество полных оборотов. Таким образом, периодом синуса и косинуса является
и
,
, где
.
Очевидно, что
также является периодом для тангенса и котангенса. Но существует ли меньший период для этих функций? Докажем, что наименьшим периодом для тангенса и котангенса является
.

Рассмотрим два угла
и
. Оп геометрическому смыслу тангенса и котангенса
,
,
,
. По стороне и прилежащим к ней углам равны треугольники
и
, значит равны и их стороны, значит
и
. Аналогичным образом можно доказать, то
,
, где
. Таким образом, периодом тангенса и котангенса является
.
Формулы тригонометрии
Для успешного решения тригонометрических задач необходимо владеть многочисленными тригонометрическими формулами. Тем не менее, нет необходимости заучивать все формулы. Знать наизусть нужно лишь самые основные, а остальные формулы нужно уметь при необходимости вывести.
Формулы приведения
С помощью формул приведения можно выразить значения тригонометрических функций произвольных углов через значения функций острого угла. Все формулы приведения могут быть обобщены с помощью следующего правила.
Любая тригонометрическая функция угла
,
по абсолютной величине равна той же функции угла
, если число
– четное, и ко-функции угла
, если число
– нечетное. При этом если функция угла
,
положительна, когда
– острый положительный угол, то знаки обеих функций одинаковы, если отрицательна, то различны.
Определения
До сих пор мы решали задачу определения тригонометрических функций заданных углов. А что если стоит обратная задача: зная какую-либо тригонометрическую функцию определить соответствующий ей угол.
Арксинус
Рассмотрим выражение
, где
– известное вещественное число. По определению синуса это есть ордината точки пересечения луча, образующего угол
с осью абсцисс и тригонометрической окружности. Таким образом, для решения уравнения
надо найти точки пересечения прямой
и тригонометрической окружности.

Очевидно, что при
прямая и окружность не имеют общих точек, а значит и уравнение
не имеет решений. То есть нельзя найти угол, синус которого был бы по модулю больше 1.
При
прямая и окружность имеют точки пересечения, например,
и
(см. рис.). Таким образом, заданный синус будут иметь
,
и все углы, отличающиеся от них на целое количество полных оборотов, т.е.
,
,
– бесконечное множество углов. Как выбрать один угол среди этого бесконечного множества?
Чтобы однозначно определить угол
, соответствующий числу
, приходится требовать выполнения дополнительного условия: этот угол должен принадлежать отрезку
. Такой угол
называют арксинусом числа
.
Арксинусом действительного числа
называется действительное число
, синус которого равен
. Такое число обозначают
.
Арккосинус
Рассмотрим теперь уравнение вида
. Для его решения необходимо найти на тригонометрической окружности все точки, имеющие абсциссу
, т.е. точки пересечения с прямой
. Как и в предыдущем случае при
рассматриваемое уравнение не имеет решений. А если
, имеются точки пересечения прямой и окружности, соответствующие бесконечному множеству углов
,
,
.

Чтобы однозначно определить угол
, соответствующий данному косинусу, вводят дополнительное условие: этот угол должен принадлежать отрезку
; такой угол называют арккосинусом числа
.
Арккосинусом действительного числа
называется действительное число
, косинус которого равен
. Такое число обозначают
.
Арктангенс и арккотангенс
Рассмотрим выражение
. Для его решения надо найти на окружности все точки пересечения с прямой
, угловой коэффициент которой равен тангенсу угла наклона прямой к положительному направлению оси абсцисс. Такая прямая при всех действительных значениях
пересекает тригонометрическую окружность в двух точках. Эти точки симметричны относительно начала координат и соответствуют углам
,
,
.
Для однозначного определения угла с заданным тангенсом его выбирают из интервала
.

Арктангенсом произвольного действительного числа
называется действительное число
, тангенс которого равен
. Такое число обозначают
.
Для определения арккотангенса угла используются аналогичные рассуждения, с той лишь разницей, что рассматривается пересечение окружности с прямой
и угол выбирается из интервала
.
Арккотангенсом произвольного действительного числа
называется действительное число
, котангенс которого равен
. Такое число обозначают
.
Четность/нечетность
Список литературы
Тригонометрия
Наталья Сергеевна Шабрыкина
Углы и их измерение
Пусть даны два совпадающих луча
- подвижный и
- неподвижный. И пусть луч
поворачиваясь в плоскости вокруг точки
, совершит некоторый поворот. Такой поворот, при котором луч
впервые опять совпадет с лучом
, называется полным оборотом.

Пусть луч
совершил некоторый поворот, тогда говорят, что он задает угол
, соответствующий этому повороту. Другим определением угла является геометрическая фигура, образованная двумя лучами, исходящими из одной точки
, которая называется вершиной угла. Луч
носит название начала отсчета и обычно направлен горизонтально вправо.
Для измерения углов применяют две меры.
Градусная мера угла
Поворот, равный
полного оборота против часовой стрелки задает угол в один градус. Различают также следующие доли градуса: 1 минута = 1’ = 1/60 градуса; 1 секунда = 1’’ = 1/60 минуты = 1/3600 градуса.
Угол, равный 180о или половине полного оборота называют развернутым, равный 90о или четверти полного оборота – прямым.
Радианная мера угла
Рассмотрим два луча
- подвижный и
- неподвижный. Выберем на них точки
и
, которые в начальный момент времени совпадают. При повороте точка
будет описывать окружность радиуса
. Повернем подвижный луч
так, чтобы точка
прошла расстояние, равное радиусу:
, тогда луч
составит с лучом
угол в один радиан.

Если повернуть подвижный луч
так, чтобы точка
прошла расстояние
, тогда луч
составит с лучом
угол в
радиан.
При совершение полного оборота точка
проходит расстояние, равное длине окружности
, значит полный оборот соответствует углу
радиан.
Из вышесказанного нетрудно установить, что радиан соответствует 180о. Таким образом,
и
.
Соответствие между углами и числовым рядом
Радианная мера угла позволяет установить взаимно однозначное соответствие между множеством углов и рядом действительных чисел. Это возможно, поскольку с одной стороны
- это число, равное 3, 14… с другой стороны это угол, соответствующий 180о. Таким образом, нетрудно установить взаимооднозначное соответствие между углами от 0 до 360о и действительными числами от 0 до
. Для того, чтобы понять, как поставить в соответствие углы числам, превышающим
, следует вспомнить, что совершив полный оборот подвижный луч возвращается в исходное положение, т.е. любым углам, различающимся на
или кратное им будет соответствовать одно и то же взаимное положение подвижного или неподвижного лучей. Отрицательные же углы соответствуют повороту подвижного луча против часовой стрелки. Таким образом, любое действительное число представляет собой радианную меру какого-либо угла и наоборот, любому углу можно поставить в соответствие действительное число.
Тригонометрические функции
Определения
Определения тригонометрическим функциям даются с помощью тригонометрической окружности, под которой понимается окружность единичного радиуса с центром в начале координат.

Рассмотрим два радиуса этой окружности: неподвижный
(где точка
) и подвижный
(где точка
). Пусть подвижный радиус образует с неподвижным угол
.
Число, равное ординате конца единичного радиуса, образующего угол
с неподвижным радиусом
, называется синусом угла
:
.
Число, равное абсциссе конца единичного радиуса, образующего угол
с неподвижным радиусом
, называется косинусом угла
:
.
Таким образом, точка
, являющаяся концом подвижного радиуса, образующего угол
, имеет координаты
.
Тангенсом угла
называется отношение синуса этого угла к его косинусу:
,
,
.
Котангенсом угла
называется отношение косинуса этого угла к его синусу:
,
,
.
Популярное: