Как найти арксинус от отрицательного числа

Примеры:

(arcsin⁡{frac{sqrt{2}}{2}}=frac{π}{4}) потому что (sin ⁡frac{π}{4}=frac{sqrt{2}}{2}) и (frac{π}{4}∈[-frac{π}{2}; frac{π}{2}])
(arcsin ⁡1=frac{π}{2}) потому что (sin⁡frac{π}{2}=1) и (frac{π}{2}∈[-frac{π}{2};frac{π}{2}])
(arcsin ⁡0=0) потому что (sin ⁡0=0) и (0∈[-frac{π}{2};frac{π}{2}] )
(arcsin⁡sqrt{3}) – не определен, потому что (sqrt{3}>1)

Проще говоря, арксинус обратен синусу.

На круге это выглядит так:

     

Как вычислить арксинус?

Например, вычислите значение арксинуса:

а) (arcsin⁡(-frac{1}{2}))
б) (arcsin⁡(frac{sqrt{3}}{2}))
в) (arcsin(-1))

а) Синус какого числа равен (-frac{1}{2})? Или в более точной формулировке можно спросить так: если (sin ⁡x=-frac{1}{2}), то чему равен (x)? Причем, обратите внимание, нам нужно такое значение, которое лежит между (-frac{π}{2}) и (frac{π}{2}). Ответ очевиден:

(arcsin⁡(-frac{1}{2})=-frac{π}{6})

б) Синус какого числа равен (frac{sqrt{3}}{2})? Кто-то вспоминает тригонометрический круг, кто-то таблицу, но в любом случае ответ (frac{π}{3}).

(arcsin⁡(-frac{sqrt{3}}{2})=-frac{π}{3})

в) Синус от чего равен (-1)?
Иначе говоря, (sin ⁡x=-1), (x=) ?

(arcsin⁡(-1)=-frac{π}{2})

Тригонометрический круг со всеми стандартными арксинусами:

Зачем нужен арксинус? Решение уравнения (sin x=a)

Чтобы понять зачем придумали арксинус, давайте решим уравнение: (sin ⁡x=frac{1}{2}).

Это не вызывает затруднений:

( left[ begin{gathered}x=frac{π}{6}+2πn, n∈Z\ x=frac{5π}{6}+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

Внимание! Если вдруг затруднения всё же были, то почитайте здесь о решении простейших уравнений с синусом.

А теперь решите уравнение: (sin ⁡x=frac{1}{3}).

Что тут будет ответом? Не (frac{π}{6}), не (frac{π}{4}), даже не (frac{π}{7}) – вообще никакие привычные числа не подходят, однако при этом очевидно, что решения есть. Но как их записать?

Вот тут-то на помощь и приходит арксинус! Значение правой точки равно (arcsin⁡frac{1}{3}), потому что известно, что синус равен (frac{1}{3}). Длина дуги от (0) до правой точки тогда тоже будет равна (arcsin⁡frac{1}{3}). Тогда чему равно значение второй точки? С учетом того, что правая точка находится на расстоянии равному (arcsin⁡frac{1}{3}) от (π), то её значение составляет (π- arcsin⁡frac{1}{3}).

Ок, значение этих двух точек нашли. Теперь запишем полный ответ: ( left[ begin{gathered}x=arcsin frac{1}{3}+2πn, n∈Z\ x=π-arcsin frac{1}{3}+2πl, l∈Zend{gathered}right.) Без арксинусов решить уравнение (sin ⁡x=frac{1}{3}) не получилось бы. Как и уравнение (sin ⁡x=0,125), (sin ⁡x=-frac{1}{9}), (sin⁡ x=frac{1}{sqrt{3}}) и многие другие. Фактически без арксинуса мы можем решать только (9) простейших уравнений с синусом:

С арксинусом – бесконечное количество.

Пример. Решите тригонометрическое уравнение: (sin ⁡x=frac{1}{sqrt{3}}).
Решение:

Ответ:   ( left[ begin{gathered}x=arcsin frac{1}{sqrt{3}}+2πn, n∈Z\ x=π-arcsin frac{1}{sqrt{3}}+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

Пример. Решите тригонометрическое уравнение: (sin ⁡x=frac{1}{sqrt{2}}).

Решение:
Кто поторопился написать ответ ( left[ begin{gathered}x=arcsin frac{1}{sqrt{2}}+2πn, n∈Z\ x=π-arcsin frac{1}{sqrt{2}}+2πl, l∈Zend{gathered}right.), тот на ЕГЭ потеряет 2 балла. Дело в том, что в отличии от прошлых примеров (arcsin⁡ frac{1}{sqrt{2}}) – вычислимое значение, но чтобы это стало очевидно нужно избавиться от иррациональности в знаменателе аргумента. Для этого умножим и числитель и знаменатель дробь на корень из двух (frac{1}{sqrt{2}} = frac{1 cdot sqrt{2}}{sqrt{2} cdot sqrt{2}}= frac{sqrt{2}}{2}). Таким образом, получаем:

(arcsin⁡ frac{1}{sqrt{2}} = arcsin frac{sqrt{2}}{2}=frac{π}{4})

Значит в ответе вместо арксинусов нужно написать (frac{π}{4}).

Ответ:   ( left[ begin{gathered}x=frac{π}{4}+2πn, n∈Z\ x=frac{3π}{4}+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

Пример. Решите тригонометрическое уравнение: (sin ⁡x=frac{7}{6}).

Решение:
И вновь тот, кто поторопился написать ( left[ begin{gathered}x= arcsin frac{7}{6}+2πn, n∈Z\ x=π- arcsinfrac{7}{6}+2πl, l∈Zend{gathered}right.) на ЕГЭ потеряет (2) балла. Что не так? – спросите вы. Ведь точно не табличное значение, почему нельзя написать (arcsin⁡frac{7}{6})? Пролистайте до самого верха, туда, где было определение арксинуса. Там написана маленькая, но очень важная деталь – аргумент арксинуса должен быть меньше или равен (1) и больше или равен (-1). Ведь синус не может выходить за эти пределы! И если решить уравнение с помощью круга, а не бездумно пользоваться готовыми формулами, то станет очевидно, что у такого уравнения решений нет.

Ответ:   решений нет.

Думаю, вы уловили закономерность.

Арксинус отрицательного числа

Прежде чем научиться решать тригонометрические уравнения с отрицательным синусом советую запомнить формулу:

Если хотите понять логику этой формулы, внимательно рассмотрите картинку ниже:

Примеры:

(arcsin⁡(-0,7)=-arcsin⁡ 0,7)
(arcsin⁡(-frac{sqrt{3}}{2})=-arcsin⁡frac{sqrt{3}}{2}=-frac{π}{6})
(arcsin⁡(-frac{sqrt{7}}{2}) neq -arcsin⁡frac{sqrt{7}}{2})

Удивил последний пример? Почему в нем формула не работает? Потому что запись (arcsin⁡(-frac{sqrt{7}}{2})) в принципе неверна, ведь (-frac{sqrt{7}}{2}<-1), а значит арксинус от (-frac{sqrt{7}}{2}) взять нельзя – он не вычислим, не существует, точно также как (sqrt{-5}) или (frac{3}{0}).

Пример. Решите тригонометрическое уравнение: (sin ⁡x=-frac{1}{sqrt{3}}).

Решение:
Можно воспользоваться готовой формулой и написать:

( left[ begin{gathered}x=arcsin (-frac{1}{sqrt{3}})+2πn, n∈Z\ x=π-arcsin (-frac{1}{sqrt{3}})+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

( left[ begin{gathered}x=-arcsin (frac{1}{sqrt{3}})+2πn, n∈Z\ x=π+arcsin (frac{1}{sqrt{3}})+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

Но я фанатка круга, поэтому:

Ответ:   ( left[ begin{gathered}x=-arcsin frac{1}{sqrt{3}}+2πn, n∈Z\ x=π+arcsin frac{1}{sqrt{3}}+2πl, l∈Zend{gathered}right.)

На всякий случай, уточню, что при решении уравнений написанное синим писать не обязательно – это скорее пояснения, как надо рассуждать.

Смотрите также:
Синус
Тригонометрические уравнения

• Определение
• График арксинуса

• Свойства арксинуса

• Таблица арксинусов

Определение

Арксинус (arcsin) – это обратная тригонометрическая функция.

Арксинус x определяется как функция, обратная к синусу x, при -1≤x≤1.

Если синус угла у равен х (sin y = x), значит арксинус x равняется y:

arcsin x = sin^-1 x = y

Примечание: sin^-1x означает обратный синус, а не синус в степени -1.

Например:

arcsin 1 = sin^-1 1 = 90° (π/2 рад)

График арксинуса

Функция арксинуса пишется как y = arcsin (x). График в общем виде выглядит следующим образом (-1≤x≤1, -π/2≤y≤π/2):

Свойства арксинуса

Ниже в табличном виде представлены основные свойства арксинуса с формулами.

Таблица арксинусов

x	arcsin x (рад)	arcsin x (°)
-1	-π/2	-90°
-√3/2	-π/3	-60°
-√2/2	-π/4	-45°
-1/2	-π/6	-30°
0	0	0°
1/2	π/6	30°
√2/2	π/4	45°
√3/2	π/3	60°
1	π/2	90°

microexcel.ru

План урока: 

Арккосинус

Арксинус

Арктангенс

Решение уравнения cosx = a

Решение уравнения sinx = a

Решение уравнений tgx = a и ctgx = a

Арккосинус

Напомним, что на единичной окружности косинус угла – это координата х точки А, соответствующей этому углу:

Можно утверждать, что косинус – это ф-ция, которая ставит каждому углу в соответствие некоторую координату х. Теперь предположим, что нам известна эта координата (пусть она будет равна величине а), и по ней надо определить значение угла. Отложим на оси Ох отрезок длиной а, проведем через него вертикальную прямую и отметим ее точки пересечения с единичной окружностью. Если – 1<а < 1, то должно получиться две точки, которым соответствуют два противоположных угла:

Получается, что каждому значению числа а соответствует некоторый угол α. А если есть соответствие, то есть и функция:

α = f (a)

В математике ее называют арккосинусом. Записывается она так:

Вертикальная прямая может пересекать единичную окружность в двух разных точках. Им соответствуют разные углы. Принято считать, что арккосинус – это значение того угла, который лежит в первой или второй четверти, то есть ему соответствует точка, лежащая выше оси Ох. Тогда другая точка пересечения будет соответствовать углу (– arccosa):

Выходит, что арккосинус может принимать только значения из отрезка [0; π]. Дадим определение арккосинуса:

Задание. Вычислите арккосинус числа 1/2.

Решение. Мы помним, что косинус угла π/3 равен 1/2:

Следовательно, arccos 1/2 – это и есть угол π/3:

Ответ: π/3.

Обратим внимание, что если число а равно 1 или (– 1), то его арккосинус равен нулю в первом случае и π во втором:

В тех случаях, когда а > 1 либо а <– 1, то соответствующая прямая не пересечет единичную окружность. Это значит, что эти значения не входят в область определения арккосинуса:

Получается, что область определения арккосинуса – это промежуток [– 1; 1].

Для вычисления арккосинусов от отрицательных величин удобно пользоваться формулой

Действительно, если отложить на координатной прямой числа а и (– а), то вертикальные прямые, проходящие через них, пересекут окружность в некоторых точках А и С:

Дополнительно обозначим буквой В точку с координатами (1; 0) и буквой D точку с координатами (– 1; 0). Эти точки располагаются на пересечении оси Ох и единичной окружности. Тогда можно записать, что

ведь эти два угла образуют вместе развернутый угол ВОD, равный π. С другой стороны, из симметрии очевидно, что углы ∠COD и ∠АОВ равны друг другу, значит, ∠COD = ∠АОВ = arccosa. Тогда

Но ∠СОВ – это арккосинус от (– а), поэтому

Задание. Вычислите arccos (– 1/2).

Решение. Используем только что полученную формулу:

Ответ: 2π/3.

Арксинус

Арккосинус – это ф-ция, обратная косинусу. Аналогично можно вести и другие обратные тригонометрические ф-ции. Пусть нам требуется узнать, синус какого угла равен числу а. Так как синус – это координата у точки на единичной окружности, то достаточно провести горизонтальную линию у = а:

Прямая может пересечь окружность сразу в двух точках. За арксинус принимают угол, соответствующей точке, расположенной правее оси Оу. Вторая же точка соответствует углу π – arcsin α:

Арксинус может быть вычислен и для отрицательного значения а. В этом случае точка пересечения прямой и окружности будет располагаться в IV четверти, а соответствующий ему угол окажется отрицательным:

При значениях а, равных (– 1) и 1, точка пересечения будет только одна. В этих случаях арксинус окажется равным либо углу π/2, либо углу (– π/2):

Таким образом, арксинус может принимать значения из отрезка [– π/2; π/2], а вычислить его можно для чисел а, принадлежащих отрезку [– 1; 1]. Если же число а выходит за пределы этого промежутка, то горизонтальная прямая не пересекает единичную окружность, а потому ф-ция арксинуса становится неопределенной:

Получается, что областью определения арксинуса является промежуток [– 1; 1], а областью значений – промежуток [– π/2; π/2].

Дадим определение арксинусу:

Задание. Чему равен arcsin0,5?

Решение. Мы знаем, что sinπ/6 = 1/2 = 0,5. Следовательно, арксинус 0,5 равен π/6.

Для вычисления арксинусов отрицательных углов используется формула

Справедливость этой формулы очевидна из картинки:

Задание. Вычислите arcsin (– 0,5).

Решение. Используем формулу для арксинуса отрицательного числа:

Арктангенс

Введем ф-цию, обратную тангенсу. Она называется арктангенс.

Напомним, что величину тангенса на координатной плоскости можно получить, если продолжить угол до его пересечения с вертикальной прямой х = 1. Аналогично, чтобы определить арктангенс некоторого числа а, надо отметить на этой прямой точку с координатами (1; а) и соединить её с началом координат:

Несложно видеть, что, какое бы число а нами не было выбрано, мы с помощью построения всегда сможем соединить точку А с началом координат и получить некоторый угол arctga. Это значит, что область определения арктангенса – это вся числовая прямая, то есть промежуток (– ∞; + ∞).

Ещё раз уточним, что вводимые нами функции arcos, arcsin, arctg называются ОБРАТНЫМИ тригонометрическими функциями. C их помощью можно определить угол, если известно значение его синуса, косинуса или тангенса.Образно говоря, обратные триг-кие функции играют в тригонометрии ту же роль, что и квадратные корни при исследовании квадратных ур-ний. Как без квадратных корней невозможно решать квадратные ур-ния, так и без знания об обратных триг-ких функций нельзя решать уже тригом-кие уравнения.

Теперь вернемся к понятию арктангенса. При положительном значении числа а угол arctga будет принадлежать I четверти. Если же а – отрицательное число, то угол arctga окажется также отрицательным и будет принадлежать IV четверти:

Получается, что величина arctgа может принадлежать промежутку (– π/2; π/2). Обратите внимание, что в данном случае у промежутка круглые скобки. Действительно для углов (– π/2) и π/2 тангенс не определен, а потому арктангенс не может принимать эти два значения.

Задание. Чему равен arctg 1?

Решение. Из таблицы тангенсов мы знаем, что tgπ/4 = 1. Это значит, что

Для вычисления арктангенсов отрицательных чисел используют формулу

В ее справедливости можно убедиться, взглянув на рисунок:

Задание. Вычислите arctg (– 1).

Решение.

Ответ: – 1

В принципе можно ввести ещё ф-цию, обратную котангенсу – арккотангенс. Однако для решения тригонометрических уравнений, как мы убедимся далее, она не требуется, а поэтому в рамках школьного курса математики ее можно не изучать.

В заключение приведем таблицы, которые помогают вычислять значение обратных тригон-ких функций:

Решение уравнения cosx = a

Рассмотрим тригонометрическое уравнение, в левой части которого стоит ф-ция cosx, а в правой – число, например, 0,5:

По определению арккосинуса очевидно, что arccos 0,5 будет его решением, ведь

Так как arccos 0,5 = π/3, то мы находим очевидный корень х = π/3. И действительно, если подставить это значение в исходное ур-ние, то получится верное равенство:

Значит ли это, что мы решили ур-ние? Нет, ведь мы нашли только один корень, а их может быть несколько. Проведем на единичной окружности вертикальную прямую х = 0,5 и посмотрим, где она пересечет окружность:

Видно, что есть ещё одна точка пересечения, соответствующая углу (– arccos 0,5). Это значит, что этот угол также является решением ур-ния. Проверим это:

Здесь мы использовали тот факт, косинус – четная функция, то есть

Итак, число – π/3 также является корнем ур-ния. Есть ли ещё какие-нибудь корни? Оказывается, есть. Построим график ф-ции у = cosx и посмотрим, где ее пересекает прямая у = 0,5:

Оказывается, прямая пересекает график в бесконечном количестве точек! Это связано с периодичностью ф-ции у = cosx. Период этой ф-ции равен 2π, то есть

Поэтому, если число π/3 является решением ур-ния, то так же решением будут и число π/3 + 2π. Но к этому числу можно ещё раз добавить 2π и получить число π/3 + 4π. И оно тоже будет корнем. С другой стороны, период можно не только добавлять, но и вычитать, поэтому корнями ур-ния окажутся числа π/3 – 2π, π/3 – 4π и т.д. Как же записать все эти бесчисленные решения? Для этого используется такая запись:

Запись «π/3+ 2πn» называется серией решений. Она включает в себя бесконечное количество значений х, которые обращают ур-ние в справедливое равенство. Достаточно выбрать любое целое число и подставить его в серию решений. Например, при n = 0 получим решение

При n = 5 получим корень

При n = – 10 у нас получится решение

Однако помимо серии х = π/3 + 2πn решениями ур-ния будет определять ещё одна серия:

Действительно, число (– π/3) является корнем, но не входит в первую серию. Поэтому оно порождает собственную серию корней. Так, подставив в эту серию n = 4, получим корень

Итак, решением ур-ния являются две серии решений. Заметим, что каждой серии решений с периодом 2π соответствует ровно одна точка на единичной окружности:

Объединить же обе серии можно одной записью:

Напомним, что мы решали ур-ние

и получили для него решение

Число π/3 появилось в записи по той причине, что arccos 0,5 = π/3. Поэтому в общем случае, когда ур-ние имеет вид

где а – некоторое число, его решением будут все такие х, что

Для краткости запись «n– целое число» заменяют эквивалентной записью

«n ∈ Z»

Напомним, что буквой Z обозначают множество целых чисел.

Задание. Решите ур-ние

Решение. Вспомним, что

Задание. Решите ур-ние

Решение. В таблице стандартных углов нет такого числа, у которого косинус равен 0,25. Поэтому вычислить значение arccos 0,25 мы не сможем. Но для записи решения и не нужно его вычислять:

Иногда встречаются задачи, в которых надо не просто решить ур-ние, но и выбрать некоторые его корни, удовлетворяющие определенному условию. Процедуру выбора корней, удовлетворяющих условию задачи, часто называют отбором корней. Заметим, что иногда при отборе корней удобнее записывать решение ур-ние не в виде одной серии, а в виде двух серий, у каждой из которых период равен 2π. Рассмотрим отбор корней на примере.

Задание. Укажите три наименьших положительных корня ур-ния

Решение. Так как

то все решения образуют две серии:

Начнем подставлять вместо n целые числа и выпишем из каждой серии несколько чисел. Так мы сможем найти наименьшие положительные числа в каждой серии.

Для первой серии:

Для второй серии:

Отметим все найденные корни на координатной прямой (схематично, не выдерживая масштаб):

Видно, что тремя наименьшими положительными корнями являются числа π/4, 7π/4 и 9π/4

Ответ: π/4, 7π/4 и 9π/4.

Отметим, что возможны три частных случая, когда две серии решений сливаются в одну. Для ур-ния

На графике видно, что этим значениям х соответствуют вершины синусоиды. Решениями же ур-ния

являются точки, в которых график пересекает ось Ох:

Отдельно отметим, что если правая часть в ур-нии – это число, большее единицы или меньшее (– 1), то ур-ние корней не имеет, ведь область определения косинуса – это отрезок [– 1; 1].

Решение уравнения sinx = a

Ур-ние cosx = a называют простейшим тригонометрическим уравнением, ведь, ведь для его решения не требуется проводить никаких преобразований. Аналогично простейшими являются ур-ния sinx = a, tgx = a и ctgx = a.

Ситуация с ур-нием sinx = a аналогична ситуации с косинусом. Если число а не принадлежит промежутку [– 1; 1], то корней у ур-ния не будет. Если же число а будет принадлежать этому промежутку, то у ур-ния окажется бесконечное число решений.

Рассмотрим случай, когда 0<а< 1. Тогда решениями ур-ния окажутся числа arcsina и π – arcsina:

В свою очередь каждое из этих двух решений порождает свою собственную бесконечную серию решений

Однако, как и в случае с косинусом, существует способ записать одной формулой сразу оба этих решения. Для этого перепишем первую серию таким образом:

Действительно, если n окажется четным, то, то выражение (– 1)ⁿ,будет равно единице, и мы получим первую серию. Если же n – нечетное число, то, то выражение (– 1)ⁿ окажется равным (– 1), и мы получим вторую серию.

Задание. Решите ур-ние

Задание. Запишите корни ур-ния

Теперь будем подставлять в это решение значения n, чтобы найти конкретные значения х. Нас интересуют корни, которые больше π, но меньше 4π, поэтому будем сразу сравнивать полученные результаты с этими числами.

Получили два корня, относящихся к промежутку – это 7π/3 и 8π/3. Нет смысла проверять другие возможные значения n, ведь они будут давать корни, заведомо меньшие 2π/3 или большие 13π/3:

Ответ: 7π/3 и 8π/3.

Как и в случае с косинусом, есть несколько частных случаев, когда решение ур-ния записывается проще. Ур-ние

Это видно из графика, где корням ур-ния соответствуют точки пересечения синусоиды с осью Ох:

Решениями ур-ния

Наконец, решениями ур-ния

Решение уравнений tgx = a и ctgx = a

Ур-ния вида tgx = a отличаются тем, что имеют решение при любом значении а. Действительно, построим одну тангенсоиду и проведем горизонтальную линии у = а. При любом а прямая пересечет тангенсоиду, причем ровно в одной точке, которая имеет координаты (arctga; a):

Таким образом, у ур-ния tgx = a существует очевидное решение

x = arctg a

Однако напомним, что тангенс является периодической ф-цией, его график представляет собой бесконечное множество тангенсоид, расстояние между которыми равно π. Поэтому корень х = arctga порождает целую серию корней, которую можно записать так:

Задание. Решите ур-ние

Задание. Запишите формулу корней ур-ния

Далее рассмотрим ур-ние вида

Задание. Решите ур-ние

Существует особый случай, когда нельзя заменить котангенс на тангенс. В ур-нии

Из сегодняшнего урока мы узнали про обратные тригонометрические ф-ции – арксинус, арккосинус и арктангенс. Также мы научились находить решения простейших тригонометрических уравнений. Это поможет нам в будущем при изучении более сложных ур-ний.

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс числа: основные свойства

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс – обратные тригонометрические функции. Они обладают рядом свойств, которые мы рассмотрим в этой статье. Помимо словесных и математических формулировок основных свойств арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса, будут приведены доказательства этих свойств.

Синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса

Это свойство используется чаще всего, поэтому логичнее всего начать рассмотрение всех основных свойств именно с него. Рассмотрим, чему равны синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса числа.

Синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса числа

• sin a r c sin a = a , a ∈ 1 ; – 1 ;
• cos a r c cos a = a , a ∈ 1 ; – 1 ;
• t g ( a r c t g a ) = a , a ∈ – ∞ ; + ∞ ;
• c t g ( a r c c t g a ) = a , a ∈ – ∞ ; + ∞ .

Данное свойство следует напрямую из определения арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса.

Рассмотрим доказательство на примере арксинуса. Согласно определению, арксинус числа – это такой угол или число, синус которого равен числу a . При этом число a лежит в пределах от – 1 до + 1 включительно. В виде формулы определение запишется так:

sin ( a r c sin a ) = a

Доказательство для арккосинуса, арктангенса и арккотангенса строится аналогично, на базе определений этих функций. Вот несколько примеров использования данного свойства.

Пример 1. Свойства обратных тригонометрических функций

sin ( a r c sin ( 0 , 3 ) = 0 , 3 cos a r c cos – 3 2 = – 3 2 t g ( a r c t g ( 8 ) ) = 8 c t g ( a r c c t g ( 15 8 9 ) ) = 15 8 9

Важно отметить, что для обратных функций синуса и косинуса имеет место ограничение для значений числа a . Так, при a , лежащем вне пределов отрезка – 1 , 1 , арксинус и арккосинус не определены и записи a r c sin a и a r c cos a попросту не имеют смысла. Это связано с тем, что область значений синуса и косинуса – от минус единицы до плюс единицы. Например, нельзя записать cos ( a r c cos ( 9 ) ) , так как 9 больше 1 и данное выражение не имеет смысла. Делать подобные записи – ошибочно!

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс противоположных чисел

Существует связь между арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами противоположных чисел. Запишем соотношения, выражающие ее.

arcsin, arccos, arctg и arcctg противоположных чисел

• a r c sin – a = – a r c sin a , a ∈ – 1 , 1 ;
• a r c cos – a = π – a r c cos a , a ∈ – 1 , 1 ;
• a r c t g – a = – a r c t g a , a ∈ – ∞ , + ∞ ;
• a r c c t g – a = π – a r c c t g a , a ∈ – ∞ , + ∞ .

Докажем записанное. Начнем, как всегда, с доказательства для арксинусов. При – 1 ≤ a ≤ 1 имеет место равенство a r c sin – a = – a r c sin a . Согласно дефиниции, a r c sin ( – a ) – это угол (число) в пределах от – π 2 до π 2 , синус которого равен – a . Для доказательства справедливости первого равенства необходимо доказать, что – a r c sin a лежит в тех же пределах от – π 2 до π 2 , что и a r c sin ( – a ) . Также необходимо обосновать, что sin ( – a r c sin a ) = – a .

Для арксинуса, по определению, справедливо двойное неравенство – π 2 ≤ a r c sin a ≤ π 2 . Умножим каждую часть неравенства на – 1 и получим эквивалентное неравенство π 2 ≥ – a r c sin a ≥ – π 2 . Переписав его, получим – π 2 ≤ – a r c sin a ≤ π 2 .

Переходим ко второй части доказательства. Теперь осталось показать, что sin ( – a r c sin a ) = – a . Для этого воспользуемся свойством синусов противоположных углов и запишем: sin – a r c sin a = – sin a r c sin a . С учетом свойства арксинуса, рассмотренного в предыдущем пункте, закончим доказательство.

sin – a r c sin a = – sin a r c sin a = – a

Доказательство свойства арксинусов противоположных чисел завершено.

Теперь рассмотрим доказательство свойства арккосинусов противоположных чисел.

Для того, чтобы доказать, что a r c cos – a = π – a r c cos a при a ∈ – 1 , 1 необходимо во-первых показать, что число undefined.

Для арккосинуса, по определению, справедливо двойное неравенство 0 ≤ a r c cos a ≤ π . Умножив каждую часть неравенства на – 1 и поменяв знаки, получим эквивалентное неравенство 0 ≥ – a r c cos a ≥ – π . Перепишем его в другом виде. По свойствам неравенств, можно добавить к каждой части слагаемое, не меняя знаков. Добавим в каждую часть неравенства слагаемое π . Получим π ≥ π – a r c cos a ≥ 0 , или 0 ≤ π – a r c cos a ≤ π .

Теперь покажем, что cos π – arccos a = – a . Для этого воспользуемся формулами приведения, согласно которым можно записать cos π – arccos a = – cos ( a r c cos a ) . Обратившись к свойству арккосинуса, разобранному ранее (см. 1 пункт), заканчиваем доказательство.

cos π – arccos a = – cos ( a r c cos a ) = – a .

Доказательства для арктангенса и арккотангенса проводится по аналогичному принципу.

Основная польза данного свойства – возможность избавиться от операций с отрицательными числами при работе с арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами. Например, справедливы записи:

a r c sin – 1 2 = – a r c sin 1 2 a r c cos – 5 5 7 = π – arccos 5 5 7 arctg – 1 = – arctg 1 arcctg ( – 3 ) = π – arcctg 3

Сумма арксинуса и арккосинуса, арктангенса и арккотангенса

Данное свойство устанавливает связь соответственно между арксинусом и арккосинусам, арктангенсом и арккотангенсом. Запишем формулы для арксинуса и арккосинуса.

Сумма arcsin и arccos

a r c sin a + a r c cos a = π 2 , a ∈ – 1 , 1

Соответственно, для арктангенса и арккотангенса

Сумма arctg и arcctg

a r c t g a + a r c c t g a = π 2 , a ∈ – ∞ , + ∞

Приведем доказательство для арксинуса и арккосинуса. Формулу для суммы arcsin и arccos можно переписать в виде a r c sin a = π 2 – a r c cos a . Теперь обратимся к определению, согласно которому арксинус – это число (угол), лежащее в пределах от – π 2 до π 2 , синус которого равен a .

Запишем неравенство, вытекающее из определения арккосинуса: 0 ≤ a r c cos a ≤ π . Умножим все его части на – 1 , а затем прибавим к каждой части π 2 . Получим:

0 ≤ a r c cos a ≤ π 0 ≥ – arccos a ≥ – π π 2 ≥ π 2 – arccos a ≥ – π 2 – π 2 ≤ π 2 – arccos a ≤ π 2

Завершая доказательство, покажем, что sin π 2 – a r c cos a = a . Для этого используем формулу приведения и свойство косинуса от арккосинуса.

sin π 2 – a r c cos a = cos a r c cos a = a

Таким образом, доказано, что сумма арксинуса и арккосинуса равна π 2 . По такому же принципу проводится доказательство для суммы арктангенса и арккотангенса.

Пользуясь разобранными свойствами, можно выряжать арксинус через арккосинус, арккосинус через арксинус, арктангенс через арккотангенс и наоборот.

Пример 2. Сумма арксинуса и арккосинуса

Известно, что a r c sin 6 – 2 2 = π 12 . Найдем арккосинус этого числа.

a r c sin 6 – 2 2 + a r c cos 6 – 2 2 = π 2 a r c cos 6 – 2 2 = π 2 – a r c sin 6 – 2 2 a r c cos 6 – 2 2 = π 2 – π 12 = 5 π 12

Арксинус синуса, арккосинус косинуса, арктангенс тангенса и арккотангенс котангенса

Запишем соотношения, иллюстрирующие свойства арксинуса синуса, арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса.

Свойства арксинуса синуса, арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса

• a r c sin ( sin α ) = α , – π 2 ≤ α ≤ π 2 ;
• a r c cos ( cos α ) = α , 0 ≤ α ≤ π ;
• a r c t g ( t g α ) = α , – π 2 ≤ α ≤ π 2 ;
• a r c c t g ( c t g α ) = α , 0 ≤ α ≤ π .

Данные равенства и неравенства являются прямым следствием определений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса. Покажем это, доказав, что a r c sin ( sin α ) = α при – π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Обозначим sin α через a . a – число, лежащее в интервале от – 1 до + 1 . Тогда равенство a r c sin ( sin α ) = α можно переписать в виде a r c sin a = α . Данное равенство, при заданных условиях, аналогично определению синуса. Таким образом, мы доказали, что a r c sin ( sin α ) = α при – π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Выражение a r c sin ( sin α ) имеет смысл не только при α , лежащем в пределах от – π 2 до π 2 . Однако, равенство a r c sin ( sin α ) = α выполняется только при соблюдении условия – π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Аналогично, соблюдение условий обязательно для арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса.

К примеру, запись a r c sin ( sin 8 π 3 ) = 8 π 3 будет ошибочной, так как число 8 π 3 не удовлетворяет условиям неравенства.

Описанные в этой статье свойства позволяют получить ряд полезных формул, определяющих связи между основными и обратными тригонометрическими функциями. Соотношениям, связывающим sin, cos, tg, ctg, arcsin, arccos, arctg и arcctg будет посвящена отдельная статья.

Обратная тригонометрическая функция: Арктангенс (arctg)

Определение

Арктангенс (arctg или arctan) – это обратная тригонометрическая функция.

Арктангенс x определяется как функция, обратная к тангенсу x , где x – любое число (x∈ℝ).

Если тангенс угла у равен х (tg y = x), значит арктангенс x равняется y :

Примечание: tg -1 x означает обратный тангенс, а не тангенс в степени -1.

Например:

arctg 1 = tg -1 1 = 45° = π/4 рад

График арктангенса

Функция арктангенса пишется как y = arctg (x) . График в общем виде выглядит следующим образом:

Свойства арктангенса

Ниже в табличном виде представлены основные свойства арктангенса с формулами.

Алгебра

Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке

Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера

. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке

Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке

План урока:

Арккосинус

Напомним, что на единичной окружности косинус угла – это координата х точки А, соответствующей этому углу:

Можно утверждать, что косинус – это ф-ция, которая ставит каждому углу в соответствие некоторую координату х. Теперь предположим, что нам известна эта координата (пусть она будет равна величине а), и по ней надо определить значение угла. Отложим на оси Ох отрезок длиной а, проведем через него вертикальную прямую и отметим ее точки пересечения с единичной окружностью. Если – 1 1 либо а n ,будет равно единице, и мы получим первую серию. Если же n – нечетное число, то, то выражение (– 1) n окажется равным (– 1), и мы получим вторую серию.

Задание. Решите ур-ние

Задание. Запишите корни ур-ния

Теперь будем подставлять в это решение значения n, чтобы найти конкретные значения х. Нас интересуют корни, которые больше π, но меньше 4π, поэтому будем сразу сравнивать полученные результаты с этими числами.

Получили два корня, относящихся к промежутку – это 7π/3 и 8π/3. Нет смысла проверять другие возможные значения n, ведь они будут давать корни, заведомо меньшие 2π/3 или большие 13π/3:

Ответ: 7π/3 и 8π/3.

Как и в случае с косинусом, есть несколько частных случаев, когда решение ур-ния записывается проще. Ур-ние

Это видно из графика, где корням ур-ния соответствуют точки пересечения синусоиды с осью Ох:

Наконец, решениями ур-ния

Решение уравнений tgx = a и ctgx = a

Ур-ния вида tgx = a отличаются тем, что имеют решение при любом значении а. Действительно, построим одну тангенсоиду и проведем горизонтальную линии у = а. При любом а прямая пересечет тангенсоиду, причем ровно в одной точке, которая имеет координаты (arctga; a):

Таким образом, у ур-ния tgx = a существует очевидное решение

Однако напомним, что тангенс является периодической ф-цией, его график представляет собой бесконечное множество тангенсоид, расстояние между которыми равно π. Поэтому корень х = arctga порождает целую серию корней, которую можно записать так:

Задание. Решите ур-ние

Задание. Запишите формулу корней ур-ния

Далее рассмотрим ур-ние вида

Задание. Решите ур-ние

Существует особый случай, когда нельзя заменить котангенс на тангенс. В ур-нии

Из сегодняшнего урока мы узнали про обратные тригонометрические ф-ции – арксинус, арккосинус и арктангенс. Также мы научились находить решения простейших тригонометрических уравнений. Это поможет нам в будущем при изучении более сложных ур-ний.

[spoiler title=”источники:”]

http://100urokov.ru/predmety/urok-4-prostejshaya-trigonometriya

[/spoiler]