Как найти синус, если известен тангенс? Как найти косинус, если известен тангенс? довольно часто при решении уравнений и упрощении тригонометрических выражений требуется найти синус или косинус через тангенс. Для этого существуют специальные формулы. Итак, для нахождения косинуса нужно извлечь квадратный корень из дроби в числителе которой единица, а в знаменателе выражение единица плюс тангенс в квадрате. А вот для того, чтобы найти синус нужно извлечь квадратный корень из выражения один минус дробь в числителе которой единица, а в знаменателе выражение единица плюс тангенс в квадрате. Но нужно обратить на знак синуса и косинуса, в зависимости от того в какой четверти находится угол. И если синус находим, то в 3 и 4 четвертях он будет отрицателен, а если косинус, то во второй и третьей. система выбрала этот ответ лучшим Ксарфакс 4 года назад Косинус через тангенс Для того, чтобы найти значение косинуса по известному тангенсу, нужно воспользоваться одним из тригонометрических тождеств. Сумма квадрата тангенса и единицы равна отношению единицы и квадрата косинуса. Отсюда можно выразить косинус: Наличие знака ± связано с тем, что в одних четвертях косинус угла может быть положительным, а в других – отрицательным. То есть в условии задачи должна оговариваться четверть, в которой находится угол. ** Пример. tgα = 1/√3, α находится в 1 четверти (0 < α < 90). Найдём косинус: cosα = √ ( 1 / (1 + 1/3)) = √ ( 1 / (4/3)) = √ (3/4) = √3/2. Итак, если тангенс равен 1/√3, то косинус равен √3/2. Нетрудно догадаться, что мы имели дело с углом 30°. Синус через тангенс Здесь также понадобятся тригонометрические тождества. Можно пойти двумя путями: 1) Выразить котангенс через тангенс и найти синус по котангенсу. 2) Найти косинус по тангенсу, а затем воспользоваться основным тригонометрическим тождеством. ** Пример. tgα = √3, α находится в 1 четверти (0 < α < 90). Найдём котангенс: ctga = 1 / tgα = 1 / √3. Теперь найдём синус: sina = √ ( 1 / (1 + 1/3)) = √ ( 1 / (4/3)) = √ (3/4) = √3/2. Или: cosa = √ ( 1 / (1 + 3)) = √ (1/4) = 1/2. sina = √ (1 – 1/4) = √ (3/4) = √3/2. Таким образом, если тангенс равен √3, то синус равен √3/2. Здесь также понятно, что это угол 60°. СергейНиколаев 4 месяца назад Для этого существуют вполне определённые математические тригонометрические формулы. Например, косинус любого угла можно найти, зная его тангенс, исходя из соотношения что он равен корню квадратному из дроби, в числителе которой будет единица, а в знаменателе квадрат тангенса плюс единица. Только надо учитывать момент, что он может быть положительным и отрицательным. Зная косинус, несложно вычислить и синус любого угла, если вспомнить, что сумма их квадратов всегда равна единице. Также можно найти котангенс этого угла, разделив 1 на тангенс, а дальше воспользоваться аналогичной приведённой в первом абзаце формулой для синуса и котангенса. Optorius 5 месяцев назад Синус и косинус через тангенс можно найти: 1 – По таблице значений тригонометрических функций некоторых углов. 2 – Через вычисления по формулам тригонометрических тождеств. Сначала находим косинус, затем по нему синус. 3 – Через универсальные тригонометрические подстановки (полуугловые подстановки). Такой способ обычно используют при вычислении интегралов, он дает приближенный результат. Для примера: Возьмем tg = √3. По таблице sin = √3/2 ≈ 0,866. По второму способу sin = √(1-1/4) ≈ 0,866. По третьему способу sin = √3/(7/4) ≈ 0,9897. Дмитрий Подкопаев 2 года назад Приведу на всякий случай, на мой взгляд, наиболее общий способ нахождения синуса и косинуса по тангенсу. Как говорится определил знак подставил в выражение и получил ответ. В алгебре и геометрии очень часто при решении задач используются тригонометрические формулы, которые чаще называют тригонометрическими тождествами. Из любого тригонометрического тождества несложно вывести новую формулу, необходимую для нахождения одной из величин, входящих в его состав. ************************************************************************ Для того, чтобы найти косинус угла, зная его тангенс, возьмем тригонометрическое тождество: . Из данного тождества выводим новую формулу для вычисления косинуса: Не забываем, что косинус может принимать как положительные, так и отрицательные значения в зависимости от четверти нахождения угла. ************************************************************************ Для вычисления синуса угла через его тангенс можно действовать по-разному. Например, вычислить по выведенной выше формуле косинус угла, а затем воспользоваться еще одним тригонометрическим тождеством и вывести из него формулу для вычисления синуса угла: Алиса в Стране 3 года назад В тригонометрических тождествах нет, конечно, ничего сложного, вот только запомнить их все так, чтобы не пользоваться справочными материалами, обычному человеку достаточно трудно, поэтому всегда приходится где-то искать эти формулы. Вот одна из них: Из нее то мы и будем получать формулу для выполнения задания из вопроса, а именно – нахождения косинуса через тангенс, проведя несложные преобразования, получим: Как видите, действительно все очень просто. Теперь, найдя косинус, воспользуемся основным тригонометрическим тождеством, преобразуем его, чтобы найти синус через уже найденный косинус, формула такая: RIOLIt 5 лет назад конечно тангенс угла- это отношение синуса этого угла к косинусу того же угла- условно- а/б= с и а= с*в, в= а/с, сразу видно, что, кроме с, что- нибудь еще должно быть дано иначе не расколоть задачку, разве с будет равно 1 или еще какому замечательному значению, позволяющему определить величину угла угла. Ellic 8 месяцев назад Синус, косинус и тангенс являются тригонометрическими функциями. Исторически они возникли как отношения между сторонами прямоугольного треугольника, поэтому их удобнее вычислять через прямоугольный треугольник. Однако через него могут быть выражены только тригонометрические функции острых углов. Для тупых углов вам нужно будет вставить окружность. Иногда, необходимо найти синус или косинус через тангенс. Для этого существуют специальные формулы. Итак, чтобы найти косинус, нужно извлечь квадратный корень из дроби, в числителе которой единица, а в знаменателе выражение единица плюс тангенс к квадрату. Но чтобы найти синус, нужно извлечь квадратный корень из выражения один минус дробь в числителе которого единица, а в знаменателе выражение равно единице плюс касательная к квадрату. Но нужно обращать внимание на знак синуса и косинуса в зависимости от того, в какой четверти находится угол. И если мы найдем синус, то в 3-й и 4-й четвертях он будет отрицательным, а если косинус – во 2 и 3. Если говорить о тангенсе угла, то является отношением синуса по отношению к косинусу. Так, следует воспользоваться тригонометрическим тождеством. Согласно ему выводится формула, которую используем для того, чтобы вычислить косинус. Вы можете вычислить по формуле, а также воспользуюсь еще 1 тригонометрическим тождеством, выведя формула вычислить: Лара Изюминка 2 года назад Итак , чтобы найти синус нужно взять корень из выражения 1 деленное на 1 плюс тангенс в квадрате. Далее по основному тригонометрическому тождесьву можно найти косинус. Для этого нужно извлечь квадратный корень их 1 минус только что найденнный синус в квадрате. sin=sqrt(1/(1+((1/tg)**2))) cos=sqrt(1/(1+((1/ctg)**2))) Знаете ответ? |
Смотрите также: Что такое тангенс, катангенс, синус, косинус, секанс, касеканс? Как найти тангенс, если известен косинус и синус? Как выучить значения косинусов, синусов, тангенсов? Какова этимология слов “тангенс, котангенс, синус, косинус, тон”? А вам в жизни когда нибудь приходились столкнуться с косинусами, синусами? Как легко запомнить тригонометрический круг (единичную окружность)? Как узнать синус угла в треугольнике если известны синусы остальных углов? Определите знак выражения и как вы нашли? Sin имеет много рациональных значений, а в таблицах мало, почему (см.)? Для чего и где нужны математические Sin и Cos? |
Как найти синус если известен тангенс?
Vi
Знаток
(314),
закрыт
10 лет назад
У меня треугольник прямоугольный, угол а имеет тангенс, а нужно найти синус
Тангенс а = 7 корней из5/15
Синус а =?
Лучший ответ
kamel-k
Гуру
(3756)
10 лет назад
Если известен только тангенс, то сначала нужно найти косинус через тангенс по формуле:
1+tg^2=1/cos^2 (^2 – в квадрате)
А затем по формуле tg=sin/cos выразить синус:
sin=tg*cos
Остальные ответы
Максим Кулько
Гуру
(3827)
10 лет назад
есть алгебраическая формула 1+ctg2=1/sin2 тоесть тангенс можете перевернуть и посчитать)
Анна
Ученик
(242)
10 лет назад
тангенс отношение косинуса к синусу
Максим КулькоГуру (3827)
10 лет назад
Вы,наверняка,заметили,что дан только тангенс и пользуясь лишь одним отношением,с двумя переменными работать сложно)
netyЗнаток (344)
8 лет назад
Где такое видано?!
паганель
Гуру
(3767)
10 лет назад
находете контангенс: 15/7 корней5
затем 1+ктг квадрат: 1+ 225/49/5=470/245
Похожие вопросы
Как найти sin от cos?
Так, синус угла — это отношение (частное от деления) противолежащего катета прямоугольного треугольника к гипотенузе. Косинус угла — это отношение прилежащего катета к гипотенузе. sin CAB=BC/AC, cos CAB=AB/AC.
Как найти синус а формула?
Для вычисления синуса угла с необходимо разделить катет на гипотенузу: sin∠BAC=BCAB.
Как вывести косинус через тангенс?
Тангенс и косинус, котангенс и синус Вывести оба этих тождества можно из основного тригонометрического тождества: sin2α + cos2α = 1. Для этого нужно поделить обе части тождества на cos2α, где косинус не равен нулю.
Чему равен синус?
Таблица СИНУСОВ для углов от 0° до 360° градусов
Угол в градусах | Sin (Синус) |
---|---|
1° | 0.0175 |
2° | 0.0349 |
3° | 0.0523 |
4° | 0.0698 |
Чему равен cos?
Косинус острого угла можно определить с помощью прямоугольного треугольника — он равен отношению прилежащего катета к гипотенузе.
Как перевести sin в cos?
Перевести косинус в синус (cos в sin) и обратно Перевод синуса в косинус и обратно выполняется посредством решения основного тригонометрического тождества sin2(x) + cos2(x) = 1.
Чему равна сумма синуса и косинуса?
Формулы суммы и разности синусов и косинусов Сумма синусов двух углов равна удвоенному произведению синуса полусуммы этих углов на косинус полуразности.
Как найти sin через TG?
Как находить синус при известном тангенсе угла? Тангенс получают делением дальнего катета на ближний или делением синуса на косинус. Таким образом, синусом будет произведение косинуса на тангенс, а квадратом синуса будет квадрат этого произведения.
Чему равен синус угла а?
Таблица СИНУСОВ для углов от 0° до 360° градусов
Угол в градусах | Sin (Синус) |
---|---|
0° | 0 |
1° | 0.0175 |
2° | 0.0349 |
3° | 0.0523 |
Как найти ctg a?
Котангенс – это соотношение катетов угла прямоугольного треугольника. Записывается следующим образом: ctg (А) = АС/ВС, где АС – ближний к углу катет, ВС – противолежащий катет.
Что такое синус и как его найти?
Синус острого угла в прямоугольном треугольнике — это отношение противолежащего катета к гипотенузе:
- Косинус острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение прилежащего катета к гипотенузе:
- Тангенс острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение противолежащего катета к прилежащему:
Как найти синус угла 60 градусов?
С помощью таблицы определим значение синуса от 60 градусов — это корень из 3 / 2.
Как найти противолежащий катет?
Катет прямоугольного треугольника равен его гипотенузе, умноженной на синус противолежащего или на косинус прилежащего к этому катету угла. Катет равен другому катету, умноженному на тангенс противолежащего или котангенс прилежащего к первому катету угла.
Чему равна тригонометрическая единица?
Основное тригонометрическое тождество представляет собой запись теоремы Пифагора для треугольника в тригонометрическом круге; длины катетов этого треугольника по модулю равны соответствующим синусу и косинусу, а гипотенуза, будучи радиусом тригонометрического круга, равна единице.
Как доказывать тождество тригонометрия?
Чтобы доказать тождество нужно доказать, что его правая и левая части равны, т. е. свести его к виду «выражение» = «такое же выражение».
Как связаны косинус и тангенс?
Косинус угла (cosα ) — отношение прилежащего катета к гипотенузе. Тангенс угла (tg α t g α ) — отношение противолежащего катета к прилежащему. Котангенс угла (ctg α c t g α ) — отношение прилежащего катета к противолежащему.
Чему равен косинус формула?
Тригонометрические формулы
(1) | Основное тригонометрическое тождество | sin2(α) + cos2(α) = 1 |
---|---|---|
(5) | Синус двойного угла | sin(2α) = 2sin(α)cos(α) |
(6) | Косинус двойного угла | cos(2α) = cos2(α) – sin2(α) = 2cos2(α) – 1 = 1 – 2sin2(α) |
(7) | Тангенс двойного угла | tg(2α) = 2tg(α) 1 – tg2(α) |
(8) | Котангенс двойного угла | ctg(2α) = ctg2(α) – 1 2ctg(α) |
Все формулы для треугольника
1. Как найти неизвестную сторону треугольника
Вычислить длину стороны треугольника: по стороне и двум углам или по двум сторонам и углу.
a , b , c – стороны произвольного треугольника
α , β , γ – противоположные углы
Формула длины через две стороны и угол (по теореме косинусов), ( a ):
* Внимательно , при подстановке в формулу, для тупого угла ( α >90), cos α принимает отрицательное значение
Формула длины через сторону и два угла (по теореме синусов), ( a):
2. Как узнать сторону прямоугольного треугольника
Есть следующие формулы для определения катета или гипотенузы
a , b – катеты
c – гипотенуза
α , β – острые углы
Формулы для катета, ( a ):
Формулы для катета, ( b ):
Формулы для гипотенузы, ( c ):
Формулы сторон по теореме Пифагора, ( a , b ):
3. Формулы сторон равнобедренного треугольника
Вычислить длину неизвестной стороны через любые стороны и углы
b – сторона (основание)
a – равные стороны
α – углы при основании
β – угол образованный равными сторонами
Формулы длины стороны (основания), (b ):
Формулы длины равных сторон , (a):
4. Найти длину высоты треугольника
Высота– перпендикуляр выходящий из любой вершины треугольника, к противоположной стороне (или ее продолжению, для треугольника с тупым углом).
Высоты треугольника пересекаются в одной точке, которая называется – ортоцентр.
H – высота треугольника
a – сторона, основание
b, c – стороны
β , γ – углы при основании
p – полупериметр, p=(a+b+c)/2
R – радиус описанной окружности
S – площадь треугольника
Формула длины высоты через стороны, ( H ):
Формула длины высоты через сторону и угол, ( H ):
Формула длины высоты через сторону и площадь, ( H ):
Формула длины высоты через стороны и радиус, ( H ):
Синус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника
Изучение тригонометрии мы начнем с прямоугольного треугольника. Определим, что такое синус и косинус, а также тангенс и котангенс острого угла. Это основы тригонометрии.
Напомним, что прямой угол — это угол, равный 90 градусов. Другими словами, половина развернутого угла.
Острый угол — меньший 90 градусов.
Тупой угол — больший 90 градусов. Применительно к такому углу «тупой» — не оскорбление, а математический термин 🙂
Нарисуем прямоугольный треугольник. Прямой угол обычно обозначается . Обратим внимание, что сторона, лежащая напротив угла, обозначается той же буквой, только маленькой. Так, сторона, лежащая напротив угла A, обозначается .
Угол обозначается соответствующей греческой буквой .
Гипотенуза прямоугольного треугольника — это сторона, лежащая напротив прямого угла.
Катеты — стороны, лежащие напротив острых углов.
Катет , лежащий напротив угла , называется противолежащим (по отношению к углу ). Другой катет , который лежит на одной из сторон угла , называется прилежащим.
Синус острого угла в прямоугольном треугольнике — это отношение противолежащего катета к гипотенузе:
Косинус острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение прилежащего катета к гипотенузе:
Тангенс острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение противолежащего катета к прилежащему:
Другое (равносильное) определение: тангенсом острого угла называется отношение синуса угла к его косинусу:
Котангенс острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение прилежащего катета к противолежащему (или, что то же самое, отношение косинуса к синусу):
Обратите внимание на основные соотношения для синуса, косинуса, тангенса и котангенса, которые приведены ниже. Они пригодятся нам при решении задач.
Давайте докажем некоторые из них.
- Сумма углов любого треугольника равна . Значит, сумма двух острых углов прямоугольного треугольника равнa .
- С одной стороны, как отношение противолежащего катета к гипотенузе. С другой стороны, , поскольку для угла катет а будет прилежащим.Получаем, что . Иными словами, .
- Возьмем теорему Пифагора: . Поделим обе части на : Мы получили основное тригонометрическое тождество.
- Поделив обе части основного тригонометрического тождества на , получим: Это значит, что если нам дан тангенс острого угла , то мы сразу можем найти его косинус. Аналогично,
Хорошо, мы дали определения и записали формулы. А для чего все-таки нужны синус, косинус, тангенс и котангенс?
Мы знаем, что сумма углов любого треугольника равна .
Знаем соотношение между сторонами прямоугольного треугольника. Это теорема Пифагора: .
Получается, что зная два угла в треугольнике, можно найти третий. Зная две стороны в прямоугольном треугольнике, можно найти третью. Значит, для углов — свое соотношение, для сторон — свое. А что делать, если в прямоугольном треугольнике известен один угол (кроме прямого) и одна сторона, а найти надо другие стороны?
С этим и столкнулись люди в прошлом, составляя карты местности и звездного неба. Ведь не всегда можно непосредственно измерить все стороны треугольника.
Синус, косинус и тангенс — их еще называют тригонометрическими функциями угла — дают соотношения между сторонами и углами треугольника. Зная угол, можно найти все его тригонометрические функции по специальным таблицам. А зная синусы, косинусы и тангенсы углов треугольника и одну из его сторон, можно найти остальные.
Мы тоже нарисуем таблицу значений синуса, косинуса, тангенса и котангенса для «хороших» углов от до .
Обратите внимание на два красных прочерка в таблице. При соответствующих значениях углов тангенс и котангенс не существуют.
Ты нашел то, что искал? Поделись с друзьями!
Разберем несколько задач по тригонометрии из Банка заданий ФИПИ.
1. В треугольнике угол равен , . Найдите .
Задача решается за четыре секунды.
2 . В треугольнике угол равен , , . Найдите .
Найдем по теореме Пифагора.
Часто в задачах встречаются треугольники с углами и или с углами и . Основные соотношения для них запоминайте наизусть!
Для треугольника с углами и катет, лежащий напротив угла в , равен половине гипотенузы.
Треугольник с углами и — равнобедренный. В нем гипотенуза в раз больше катета.
Мы рассмотрели задачи на решение прямоугольных треугольников — то есть на нахождение неизвестных сторон или углов. Но это не всё! В вариантах ЕГЭ по математике множество задач, где фигурирует синус, косинус, тангенс или котангенс внешнего угла треугольника. Об этом — в следующей статье.
Решение прямоугольных треугольников с формулами и примерами вычисления
Содержание:
В этой лекции вы ознакомитесь со знаменитой теоремой Пифагора. Вы научитесь по известным сторонам и углам прямоугольного треугольника находить его неизвестные стороны и углы.
Метрические соотношения в прямоугольном треугольнике
На рисунке 173 отрезок CD — высота прямоугольного треугольника ABC
Отрезки AD и DB называют проекциями катетов АС и СВ соответственно на гипотенузу.
Лемма. Высота прямоугольного треугольника, проведенная к гипотенузе делит треугольник на два подобных прямоугольных треугольника, каждый из которых подобен данному треугольнику.
Докажите лемму самостоятельно.
Теорема 15.1. Квадрат высоты прямоугольного треугольника, проведенной к гипотенузе, равен произведению проекций катетов на гипотенузу. Квадрат катета равен произведению гипотенузы и проекции этого катета на гипотенузу.
Доказательство. На рисунке 173 отрезок CD — высота прямоугольного треугольника ABC
Докажем, что
Если длины отрезков на рисунке 173 обозначить так:
АС = Ь, то доказанные соотношения принимают вид:
Эти равенства называют метрическими соотношениями в прямоугольном треугольнике.
Пример:
Даны два отрезка, длины которых равны а и b (рис. 174). Постройте третий отрезок, длина которого равна
Решение:
Рассмотрим треугольник ADC в котором отрезок DB является высотой (рис. 175). Имеем: Если обозначить
Проведенный анализ показывает, как провести построение.
На произвольной прямой отметим точку А и отложим последовательно отрезки АВ и ВС так, чтобы АВ = а, ВС = b. Построим окружность с диаметром АС. Через точку В проведем прямую, перпендикулярную прямой АС (рис. 175).
Докажем, что отрезок DB искомый. Действительно, как вписанный угол, опирающийся на диаметр АС. Тогда по теореме 15.1
Теорема Пифагора
Теорема 16.1 (теорема Пифагора). В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов.
Доказательство. На рисунке 176 изображен прямоугольный треугольник ABC Докажем, что
Проведем высоту CD. Применив теорему 15.1 для катетов АС и ВС, получаем:
Сложив почленно эти равенства, получим:
Далее имеем:
Если в прямоугольном треугольнике длины катетов равны а и b, а длина гипотенузы равна с, то теорему Пифагора можно выразить следующим равенством:
Теорема Пифагора позволяет по двум сторонам прямоугольного треугольника найти его третью сторону:
Из равенства также следует, что отсюда то есть гипотенуза больше любого из катетов 1 .
1 Другим способом этот факт был установлен в курсе геометрии 7 класса.
Пифагор:
Вы изучили знаменитую теорему, которая носит имя выдающегося древнегреческого ученого Пифагора.
Исследования древних текстов свидетельствуют о том, что утверждение этой теоремы было известно задолго до Пифагора. Почему же ее приписывают Пифагору? Скорее всего потому, что именно Пифагор нашел доказательство этого утверждения.
О жизни Пифагора мало что известно достоверно. Он родился на греческом острове Самос. По преданиям, он много путешествовал, приобретая знания и мудрость.
Поселившись в греческой колонии Кротон (на юге Италии), он окружил себя преданными учениками и единомышленниками. Так возник пифагорейский союз (или кротонское братство). Влияние этого союза было столь велико, что даже спустя столетия после смерти Пифагора многие выдающиеся математики Древнего мира Пифагор называли себя пифагорейцами.
Тригонометрические функции острого угла прямоугольного треугольника
На рисунке 180 изображен прямоугольный треугольник АВС Напомним, что катет ВС называют противолежащим углу А, а катет АС — прилежащим к этому углу.
Определение. Синусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к гипотенузе.
Синус угла А обозначают так: sin А (читают: «синус А»). Для острых углов А и В прямоугольного треугольника АВС имеем:
Для прямоугольного треугольника, изображенного на рисунке 181, можно записать:
Рассмотрим прямоугольный равнобедренный треугольник АВС в котором АС = ВС = а (рис. 182).
Имеем:
По определению отсюда Видим, что синус острого угла прямоугольного равнобедренного треугольника не зависит от размеров треугольника, так как полученное значение синуса одинаково для всех значений а. Поскольку Эту запись не связывают с конкретным прямоугольным равнобедренным треугольником.
Вообще, если острый угол одного прямоугольного треугольника равен острому углу другого прямоугольного треугольника, то синусы этих углов равны.
Действительно, эти прямоугольные треугольники подобны по первому признаку подобия треугольников. Поэтому отношение катета к гипотенузе одного треугольника равно отношению соответственного катета к гипотенузе другого треугольника.
Например, запись sin 17° можно отнести ко всем углам, градусные меры которых равны 17°. Значение этого синуса можно вычислить один раз, выбрав произвольный прямоугольный треугольник с острым углом 17°.
Следовательно, синус острого угла зависит только от величины этого угла.
Определение. Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего катета к гипотенузе.
Косинус угла А обозначают так: cos А (читают: «косинус А»).
Для острых углов А и В прямоугольного треугольника АВС (рис. 180) можно записать:
Отметим, что катет прямоугольного треугольника меньше его гипотенузы, а поэтому синус и косинус острого угла меньше 1.
Определение. Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к прилежащему.
Тангенс угла А обозначают так: tg А (читают: «тангенс А»).
Для острых углов А и В прямоугольного треугольника АВС (рис. 180) можно записать:
Определение. Котангенсом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего катета к противолежащему.
Котангенс угла А обозначают так: ctg А (читают: «котангенс А»). Для острых углов А и В прямоугольного треугольника АВС (рис. 180) можно записать:
Для прямоугольного треугольника, изображенного на рисунке 181, записывают:
Как было установлено, синус угла зависит только от величины угла. Рассуждая аналогично, можно прийти к следующему выводу: косинус, тангенс и котангенс острого угла зависят только от величины этого угла.
Вообще, каждому острому углу а соответствует единственное число — значение синуса (косинуса, тангенса, котангенса) этого угла. Поэтому зависимость значения синуса (косинуса, тангенса, котангенса) острого угла от величины этого угла является функциональной. Функцию, соответствующую этой зависимости, называют тригонометрической. Так, — тригонометрические функции, аргументами которых являются острые углы.
С древних времен люди составляли таблицы приближенных значений тригонометрических функции с некоторым шагом, один раз вычисляя значения тригонометрических функций для конкретного аргумента. Затем эти таблицы широко использовались во многих областях науки и техники.
В наше время значения тригонометрических функций острых углов удобно находить с помощью микрокалькулятора.
Тангенс и котангенс острого угла можно выразить через синус и косинус этого же угла. Рассмотрим прямоугольный треугольник (рис. 181).
Запишем: Следовательно, получаем такие формулы:
Заметим, что тангенс и котангенс одного и того же острого угла являются взаимно обратными числами, то есть имеет место равенство:
По теореме Пифагора Обе части этого равенства делим на Имеем: Учитывая, что получим:
Принято записывать:
Отсюда имеем:
Эту формулу называют основным тригонометрическим тождеством.
Отметим, что Поскольку то получаем такие формулы:
Мы уже знаем, что Найдем теперь cos 45°, tg 45° и ctg 45°.
Имеем:
Найдем синус, косинус, тангенс и котангенс углов 30° и 60°. Рассмотрим прямоугольный треугольник АВС, в котором (рис. 183).
Пусть ВС = а. Тогда по свойству катета, лежащего против угла 30°, получаем, что АВ = 2а. Из теоремы Пифагора следует, что
Имеем:
Отсюда находим:
Поскольку 60° = 90° – 30°, то получаем:
Значения синуса, косинуса, тангенса и котангенса для углов 30°, 45° и 60° полезно запомнить.
Решение прямоугольных треугольников
На рисунке 185 изображен прямоугольный треугольник с острыми углами катеты которого равны а и b, а гипотенуза равна с.
По определению синуса острого угла прямоугольного треугольника
Отсюда
Следовательно, катет прямоугольного треугольника равен произведению гипотенузы на синус угла, противолежащего этому катету.
По определению косинуса острого угла прямоугольного треугольника Отсюда
Следовательно, катет прямоугольного треугольника равен произведению гипотенузы на косинус угла, прилежащего к этому катету.
По определению тангенса острого угла прямоугольного треугольника Отсюда
Следовательно, катет прямоугольного треугольника равен произведению второго катета на тангенс угла, противолежащего первому катету.
По определению котангенса острого угла прямоугольного треугольника Отсюда
Следовательно, катет прямоугольного треугольника равен произведению второго катета на котангенс угла, прилежащего к первому катету.
Из равенств получаем:
Следовательно, гипотенуза прямоугольного треугольника равна частному от деления катета на синус противолежащего ему угла;
- гипотенуза прямоугольного треугольника равна частному от деления катета на косинус прилежащего к нему угла.
Решить прямоугольный треугольник означает найти его стороны и углы по известным сторонам и углам.
Приведенные выше правила позволяют решать прямоугольный треугольник по одной стороне и одному острому углу.
В задачах на решение прямоугольных треугольников, если не обусловлено иначе, приняты такие обозначения (см. рис. 185): с — гипотенуза, а и b — катеты, — углы, противолежащие катетам а и b соответственно.
Пример №1
Решите прямоугольный треугольник по катету и острому углу: a = 14 см, = 38°. (Значения тригонометрических функций найдите с помощью микрокалькулятора и округлите их до сотых. Значения длин сторон округлите до десятых.)
Решение:
Ответ:
Отметим, что эту задачу можно было решить и другим способом: например, найти гипотенузу, используя теорему Пифагора.
Пример №2
Решите прямоугольный треугольник по катету и гипотенузе:
a = 26 см, с = 34 см.
Решение:
Имеем:
Вычисляем угол с помощью микрокалькулятора: Тогда
Ответ:
Пример №3
Высота AD треугольника АВС (рис. 186) делит его сторону ВС на отрезки BD и CD такие, что Найдите стороны АВ и АС, если
Решение:
Из треугольника получаем:
Из треугольника получаем:
Ответ:
Пример №4
Боковая сторона равнобедренного треугольника равна b, угол при основании равен Найдите радиус окружности, вписанной в треугольник.
Решение:
В треугольнике АВС (рис. 187)
Проведем высоту BD.
Из треугольника получаем:
Точка О — центр окружности, вписанной в треугольник АВС. Следовательно, точка О принадлежит высоте ВD и биссектрисе АО угла ВАС. Поскольку то вписанная окружность касается стороны АС в точке D. Таким образом, OD — радиус вписанной окружности. Отрезок АО — биссектриса угла BAD, поэтому
Из треугольника получаем:
Ответ:
Напомню:
Метрические соотношения в прямоугольном треугольнике
- Квадрат высоты прямоугольного треугольника, проведенной к гипотенузе, равен произведению проекций катетов на гипотенузу.
- Квадрат катета равен произведению гипотенузы и проекции этого катета на гипотенузу.
Теорема Пифагора
- В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов.
Синус острого угла прямоугольного треугольника
- Синусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к гипотенузе.
Косинус острого угла прямоугольного треугольника
- Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего катета к гипотенузе.
Тангенс острого угла прямоугольного треугольника
- Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к прилежащему.
Котангенс острого угла прямоугольного треугольника
- Котангенсом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего катета к противолежащему.
Тригонометрические формулы
– основное тригонометрическое тождество
Соотношения между сторонами и значениями тригонометрических функций углов в прямоугольном треугольнике
- Катет прямоугольного треугольника равен произведению гипотенузы на синус угла, противолежащего этому катету.
- Катет прямоугольного треугольника равен произведению гипотенузы на косинус угла, прилежащего к этому катету.
- Катет прямоугольного треугольника равен произведению второго катета на тангенс угла, противолежащего первому катет>г.
- Катет прямоугольного треугольника равен произведению второго катета на котангенс угла, прилежащего к первому’ катету.
- Гипотенуза прямоугольного треугольника равна частному от деления катета на синус противолежащего ему угла.
- Гипотенуза прямоугольного треугольника равна частному от деления катета на косинус прилежащего к нему угла.
Четырехугольник, его элементы. Сумма углов четырехугольника
Рассмотрим одну из важнейших теорем геометрии, которая показывает зависимость между катетами и гипотенузой прямоугольного треугольника.
Теорема 1 (теорема Пифагора). В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов.
На сегодняшний день известны более ста доказательств этой теоремы. Рассмотрим одно из них.
Доказательство:
Пусть -данный прямоугольный треугольник, у которого (рис. 172). Докажем, что
1) Проведем высоту
2) По теореме о средних пропорциональных отрезках в прямоугольном треугольнике имеем:
и
3) Сложим эти два равенства почленно. Учитывая, что получим:
4) Следовательно,
Если в треугольнике обозначить (рис. 173), то теорему Пифагора можно записать формулой:
Таким образом, зная две стороны прямоугольного треугольника, с помощью теоремы Пифагора можно найти третью. В этом нам поможет следующая схема:
Пример №5
Катеты прямоугольного треугольника равны 7 см и 24 см. Найдите гипотенузу.
Решение:
Пусть тогда
Пример №6
Гипотенуза прямоугольного треугольника равна 17 см, а один из катетов – 15 см. Найдите второй катет.
Решение:
Пусть тогда
Пример №7
Найдите диагональ квадрата, сторона которого равна
Решение:
Рассмотрим квадрат у которого (рис. 174). Тогда
Ответ.
Пример №8
Найдите медиану равностороннего треугольника со стороной
Решение:
Рассмотрим равносторонний треугольник со стороной – его медиана (рис. 175).
Так как – медиана равностороннего треугольника, то она является и его высотой.
Из Тогда
Ответ:
Пример №9
Основания равнобокой трапеции равны 12 см и 22 см, а боковая сторона – 13 см. Найдите высоту трапеции.
Решение:
Пусть – данная трапеция, (рис. 176).
1) Проведем высоты и
2) (по катету и гипотенузе), поэтому
3) Из по теореме Пифагора имеем:
Пример №10
Один из катетов прямоугольного треугольника равен 8 см, а второй на 2 см меньше гипотенузы. Найдите неизвестный катет треугольника.
Решение:
Пусть см и см- катеты треугольника, тогда см – его гипотенуза.
Так как по теореме Пифагора получим уравнение: откуда (см).
Следовательно, неизвестный катет равен 15 см.
Верно и утверждение, обратное теореме Пифагора.
Теорема 2 (обратная теореме Пифагора). Если для треугольника справедливо равенство то угол этого треугольника — прямой.
Доказательство:
Пусть в треугольнике Докажем, что (рис. 177).
Рассмотрим у которого Тогда по теореме Пифагора а следовательно,
Но по условию, поэтому то есть
Таким образом, (по трем сторонам), откуда
Так как то треугольник со сторонами 3, 4 и 5 является прямоугольным. Такой треугольник часто называют египетским, потому что о том, что он прямоугольный, было известно еще древним египтянам.
Тройку целых чисел, удовлетворяющую теореме Пифагора, называют пифагоровой тройкой чисел, а треугольник, стороны которого равны этим числам, – пифагоровым треугольником. Например, пифагоровой является не только тройка чисел 3, 4, 5, но и 7, 24, 25 или 9, 40, 41 и т. п.
Заметим, что из теоремы Пифагора и теоремы, ей обратной, следует, что
треугольник является прямоугольным тогда и только тогда, когда квадрат наибольшей стороны треугольника равен сумме квадратов двух других его сторон.
Пример №11
Является ли прямоугольным треугольник со сторонами: 1) 6; 8; 10; 2) 5; 7; 9?
Решение:
1) Так как то треугольник является прямоугольным.
2) Так как то треугольник не является прямоугольным.
Ответ. 1) Да; 2) нет.
Теорема, названная в честь древнегреческого философа и математика Пифагора, была известна задолго до него. В текстах давних вавилонян о ней вспоминалось еще за 1200 лет до Пифагора. Скорее всего, доказывать эту теорему вавилоняне не умели, а зависимость между катетами и гипотенузой прямоугольного треугольника установили опытным путем. Также эта теорема была известна в Древнем Египте и Китае.
Считается, что Пифагор – первый, кто предложил строгое доказательство теоремы. Он сформулировал теорему так: «Площадь квадрата, построенного на гипотенузе прямоугольного треугольника, равна сумме площадей квадратов, построенных на катетах». Именно в такой формулировке она и была доказана Пифагором.
Рисунок к этому доказательству еще называют «пифагоровыми штанами».
Зная, что треугольник со сторонами 3, 4 и 5 является прямоугольным, землемеры Древнего Египта использовали его для построения прямого угла. Бечевку делили узлами на 12 равных частей и соединяли ее концы. Потом веревку растягивали и с помощью колышков фиксировали на земле в виде треугольника со сторонами 3; 4; 5. В результате угол, противолежащий стороне, длина которой 5, был прямым.
Перпендикуляр и наклонная, их свойства
Пусть – перпендикуляр, проведенный из точки к прямой (рис. 185). Точку называют основанием перпендикуляра Пусть – произвольная точка прямой отличающаяся от Отрезок называют наклонной, проведенной из точки к прямой а точку основанием наклонной. Отрезок называют проекцией наклонной на прямую
Рассмотрим свойства перпендикуляра и наклонной.
1. Перпендикуляр, проведенный из точки к прямой, меньше любой наклонной, проведенной из этой точки к этой прямой.
Действительно, в прямоугольном треугольнике -катет, – гипотенуза (рис. 185). Поэтому
2. Если две наклонные, проведенные к прямой из одной точки, равны, то равны и их проекции.
Пусть из точки к прямой проведены наклонные и и перпендикуляр (рис. 186). Тогда (по катету и гипотенузе), поэтому
Верно и обратное утверждение.
3. Если проекции двух наклонных, проведенных из точки к прямой, равны, то равны и сами наклонные.
(по двум катетам), поэтому (рис. 186).
4. Из двух наклонных, проведенных из точки к прямой, большей является та, у которой больше проекция.
Пусть и – наклонные, (рис. 187). Тогда (из ), (из ). Но поэтому следовательно,
Свойство справедливо и в случае, когда точки и лежат на прямой по одну сторону от точки
Верно и обратное утверждение.
5. Из двух наклонных, проведенных из точки к прямой, большая наклонная имеет большую проекцию.
Пусть и – наклонные, (рис. 187).
Тогда (из ),
(из ). Но поэтому следовательно,
Пример №12
Из точки к прямой проведены две наклонные. Длина одной из них равна 10 см, а ее проекции – 6 см. Найдите длину второй наклонной, если она образует с прямой угол 30°.
Решение:
Пусть на рисунке 187
1) Из (см).
2) Из по свойству катета, противолежащего углу 30°,
будем иметь:
Поэтому
Ответ. 16 см.
Пример №13
Из точки прямой проведены две наклонные, проекции которых равны 30 см и 9 см. Найдите длины наклонных, если их разность равна 9 см.
Решение:
Пусть на рисунке 187 По свойству 4: Обозначим см. Тогда см.
Из поэтому
Из поэтому
Левые части полученных равенств равны, следовательно, равны и правые их части.
Имеем уравнение: откуда Следовательно, см, (см).
Ответ. 41 см, 50 см.
Синус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника. Соотношения между сторонами и углами в прямоугольном треугольнике
Рассмотрим прямоугольный треугольник с прямым углом (рис. 190). Для острого угла катет является противолежащим катетом, а катет – прилежащим катетом. Для острого угла катет является противолежащим, а катет – прилежащим.
Синусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к гипотенузе.
Синус угла обозначают так: Следовательно,
Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение прилежащего катета к гипотенузе.
Косинус угла обозначают так: Следовательно,
Так как катеты и меньше гипотенузы то синус и косинус острого угла прямоугольного треугольника меньше единицы.
Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называют отношение противолежащего катета к прилежащему.
Тангенс угла обозначают так: Следовательно,
Докажем, что если острый угол одного прямоугольного треугольника равен острому углу другого прямоугольного треугольника, то синусы этих углов равны, косинусы этих углов равны и тангенсы этих углов равны.
Рассмотрим прямоугольные треугольники и у которых (рис. 191). Тогда (по острому углу). Поэтому
Из этого следует, что и поэтому
Аналогично поэтому
поэтому
Таким образом, приходим к выводу: синус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника зависят только от градусной меры угла.
Из определений синуса, косинуса и тангенса угла получаем следующие соотношения между сторонами и углами в прямоугольном треугольнике.
1. Катет равен гипотенузе, умноженной на синус противолежащего ему угла или на косинус прилежащего: и
2. Гипотенуза равна катету, деленному на синус противолежащего ему угла или на косинус прилежащего:
3. Катет, противолежащий углу равен произведению второго катета на тангенс этого угла:
4. Катет, прилежащий к углу равен частному от деления другого катета на тангенс этого угла:
Значения можно находить с помощью специальных таблиц, калькулятора или компьютера. Для вычислений используем клавиши калькулятора и (на некоторых калькуляторах Последовательность вычислений у разных калькуляторов может быть разной. Поэтому советуем внимательно познакомиться с инструкцией к калькулятору.
Пример №14
В треугольнике Найдите
Решение:
(рис. 190). (см).
Пример №15
В треугольнике Найдите (с точностью до десятых сантиметра).
Решение:
(рис. 190). С помощью таблиц или калькулятора находим Следовательно,
Ответ. 2,9 см.
С помощью таблиц, калькулятора или компьютера можно по данному значению или находить угол Для вычислений используем клавиши калькулятора и
Пример №16
В треугольнике
Найдите острые углы треугольника.
Решение:
(рис. 190). С помощью калькулятора находим значение угла в градусах: 51,34019. Представим его в градусах и минутах (в некоторых калькуляторах это возможно сделать с помощью специальной клавиши): Тогда
Ответ.
Найдем синус, косинус и тангенс углов 30° и 60°. Рассмотрим у которого (рис. 192).
Тогда по свойству катета, противолежащего углу 30°,
По теореме Пифагора:
то есть
то есть
то есть
то есть
то есть
то есть
Найдем синус, косинус и тангенс угла 45°.
Рассмотрим у которого
(рис. 193). Тогда По теореме Пифагора:
то есть
то есть
то есть
Систематизируем полученные данные в таблицу:
Пример №17
Найдите высоту равнобедренного треугольника, проведенную к основанию, если основание равно 12 см, а угол при вершине треугольника равен 120°.
Решение:
Пусть – данный треугольник, (рис. 194).
Проведем к основанию высоту являющуюся также медианой и биссектрисой. Тогда
Из
отсюда (см).
Ответ. см.
Вычисление прямоугольных треугольников
Решить треугольник – значит найти все неизвестные его стороны и углы по известным сторонам и углам.
Для того чтобы можно было решить прямоугольный треугольник, известными должны быть или две стороны треугольника или одна из сторон и один из острых углов треугольника.
Используя в прямоугольном треугольнике обозначение (рис. 198) и соотношение между его сторонами и углами:
(теорема Пифагора);
можно решить любой прямоугольный треугольник.
Рассмотрим четыре вида задач на решение прямоугольных треугольников.
Образцы записи их решения в общем виде и примеры задач представлены в виде таблиц.
Решение прямоугольных треугольников по гипотенузе и острому углу
Пример:
Дано гипотенузу и острый угол прямоугольного треугольника. Найдите второй острый угол треугольника и его катеты.
Решение прямоугольных треугольников по катету и острому углу
Пример:
Дано катет и острый угол прямоугольного треугольника. Найдите второй острый угол треугольника, второй катет и гипотенузу.
Решение прямоугольных треугольников по двум катетам
Пример:
Дано катеты и прямоугольного треугольника. Найдите гипотенузу и острые углы треугольника.
Решение прямоугольных треугольников по катету и гипотенузе
Пример:
Дано катет и гипотенуза прямоугольного треугольника. Найдите второй катет и острые углы треугольника.
Пример:
Найдите высоту дерева основание которого является недоступным (рис. 199).
Решение:
Обозначим на прямой, проходящей через точку – основание дерева, точки и и измеряем отрезок и и
1) В
2) В
3) Так как имеем:
откуда
Ответ.
Определение прямоугольных треугольников
Из этой главы вы узнаете, как решать прямоугольные треугольники, т. е. находить их неизвестные стороны и углы по известным. Необходимые для этого теоретические знания можно почерпнуть из раздела математики, родственного как с геометрией, так и с алгеброй, — из тригонометрии. Собственно, само слово «тригонометрия» в переводе с греческого означает «измерение треугольников». Поэтому отношения сторон прямоугольного треугольника, с которыми вы познакомитесь далее, получили название тригонометрических функций.
Соотношения, которые будут применяться в этой главе, в полной мере можно считать проявлением подобия треугольников. Вообще, подобие треугольников, теорема Пифагора и площадь — это те три кита, на которых держится геометрия многоугольника. Именно исследование взаимосвязей между этими теоретическими фактами и составляет основное содержание курса геометрии в восьмом классе.
Синус, косинус и тангенс
Как уже было доказано, все прямоугольные треугольники, имеющие по равному острому углу, подобны. Свойство подобия обусловливает не только равенство отношений пропорциональных сторон этих треугольников, но и равенство отношений между катетами и гипотенузой каждого из этих треугольников. Именно эти отношения и будут предметом дальнейшего рассмотрения.
Пусть дан прямоугольный треугольник с катетами гипотенузой и острым углом (рис. 168).
Определение
Синусом острого угла прямоугольного треугольника (обозначается называется отношение противолежащего катета к гипотенузе:
Косинусом острого угла прямоугольного треугольника (обозначается называется отношение прилежащего катета к гипотенузе:
Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника (обозначается называется отношение противолежащего катета к прилежащему:
Кроме синуса, косинуса и тангенса, рассматривают также котангенс острого угла прямоугольного треугольника (обозначается который равен отношению прилегающего катета к противолежащему:
Поскольку катет прямоугольного треугольника меньше гипотенузы, то синус и косинус острого угла меньше единицы.
Покажем, что значения тригонометрических функций зависят только от величины угла. Пусть прямоугольные треугольники имеют равные острые углы (рис. 169).
Эти треугольники подобны, отсюда или по основному свойству пропорции,
Правая и левая части этого равенства по определению равны синусам острых углов соответственно. Имеем:
т.е. синус угла не зависит от выбора треугольника. Аналогичные рассуждения можно провести и для других тригонометрических функций (сделайте это самостоятельно). Таким образом, тригонометрические функции острого угла зависят только от величины угла.
Имеет место еще один важный факт: если значения некоторой тригонометрической функции для острых углов равны, то Иначе говоря, каждому значению тригонометрической функции соответствует единственный острый угол.
Пример №18
Найдите синус, косинус и тангенс наименьшего угла египетского треугольника.
Решение:
Пусть в треугольнике (рис. 170).
Поскольку в треугольнике наименьший угол лежит против наименьшей стороны, то угол — наименьший угол треугольника По определению
Ответ:
Тригонометрические тождества
Выведем соотношения (тождества), которые выражают зависимость между тригонометрическими функциями одного угла.
Теорема (основное тригонометрическое тождество)
Для любого острого угла
По определению синуса и косинуса острого угла прямоугольного треугольника (см. рис. 168) имеем:
По теореме Пифагора числитель этой дроби равен
Следствие
Для любого острого угла
Докажем еще несколько тригонометрических тождеств.
Непосредственно из определений синуса
sin a а b ас а и косинуса имеем: т.е.
Аналогично доказывается, что
Отсюда следует, что
Пример №19
Найдите косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника, синус которого равен 0,8.
Решение:
Пусть для острого угла Тогда
Поскольку
Ответ:
Вычисление значений тригонометрических функций. Формулы дополнения
Тригонометрические тождества, которые мы рассмотрели, устанавливают взаимосвязь между разными тригонометрическими функциями одного угла. Попробуем установить связь между функциями двух острых углов прямоугольного треугольника.
Теорема (формулы дополнения)
Для любого острого угла
Рассмотрим прямоугольный треугольник с гипотенузой (рис. 172).
Если Выразив синусы и косинусы острых углов треугольника, получим:
Следствие
Для любого острого угла
Заметим, что название «формулы дополнения», как и название «косинус», в котором префикс «ко» означает «дополнительный», объясняется тем, что косинус является синусом угла, который дополняет данный угол до Аналогично объясняется и название «котангенс».
Значения тригонометрических функций углов 30 45 60
Вычислим значения тригонометрических функций угла Для этого в равностороннем треугольнике со стороной проведем высоту которая является также биссектрисой и медианой (рис. 173).
В треугольнике и по теореме Пифагора Имеем:
С помощью формул дополнения получаем значения тригонометрических функций угла
Для вычисления значений тригонометрических функций угла рассмотрим равнобедренный прямоугольный треугольник с катетами (рис. 174).
По теореме Пифагора Имеем:
Представим значения тригонометрических функций углов в виде таблицы.
Значения тригонометрических функций других углов можно вычислить с помощью калькулятора или специальных таблиц (см. Приложение 3).
Решение прямоугольных треугольников
Нахождение неизвестных сторон прямоугольного треугольника
Пусть дан прямоугольный треугольник с катетами гипотенузой и острыми углами (рис. 175).
Зная градусную меру угла и длину любой из сторон треугольника, мы имеем возможность найти две другие его стороны. Правила нахождения неизвестных сторон прямоугольного треугольника непосредственно следуют из определений тригонометрических функций и могут быть обобщены в виде справочной таблицы.
Заметим, что для нахождения неизвестных сторон прямоугольного треугольника можно использовать и (соответствующие правила и формулы получите самостоятельно).
Запоминать содержание справочной таблицы не обязательно. Для нахождения неизвестной стороны прямоугольного треугольника можно действовать по такому плану.
1. Выбрать формулу определения той тригонометрической функции данного угла, которая связывает искомую сторону с известной (этот этап можно выполнить устно).
2. Выразить из этой формулы искомую сторону.
3. Провести необходимые вычисления.
Пример №20
В прямоугольном треугольнике с гипотенузой 12 м найдите катет, прилежащий к углу
Решение:
Пусть в прямоугольном треугольнике (см. рисунок) Найдем катет
Поскольку
Ответ: 6 м.
Примеры решения прямоугольных треугольников
Решить треугольник означает найти его неизвестные стороны и углы по известным сторонам и углам. Прямоугольный треугольник можно решить по стороне и острому углу или по двум сторонам. Рассмотрим примеры конкретных задач на решение прямоугольных треугольников, пользуясь обозначениями рисунка 175. При этом договоримся округлять значения тригонометрических функций до тысячных, длины сторон — до сотых, а градусные меры углов — до единиц.
Пример №21
Решите прямоугольный треугольник по гипотенузе и острому углу (см. рисунок).
Решение:
Поскольку сумма острых углов прямоугольного треугольника равна
Поскольку
т.е.
Поскольку
т.е.
Пример №22
Решите прямоугольный треугольник по катету и острому углу (см. рисунок).
Решение:
Поскольку сумма острых углов прямоугольного треугольника равна
Поскольку
Поскольку
Пример №23
Решите прямоугольный треугольник по гипотенузе и катету (см. рисунок).
Решение:
По теореме Пифагора
Поскольку откуда
Поскольку сумма острых углов прямоугольного треугольника равна
Пример №24
Решите прямоугольный треугольник по катетам (см. рисунок).
Решение:
По теореме Пифагора
Поскольку откуда
Поскольку сумма острых углов прямоугольного треугольника равна
На отдельных этапах решения задач 1—4 можно использовать другие способы. Но следует заметить, что в том случае, когда одна из двух сторон треугольника найдена приближенно, для более точного нахождения третьей стороны целесообразно использовать определения тригонометрических функций.
Рассмотрим примеры применения решения треугольников в практических задачах.
Пример №25
Найдите высоту данного предмета (рис. 176).
Решение:
На определенном расстоянии от данного предмета выберем точку и измерим угол
Поскольку в прямоугольном треугольнике
Для определения высоты предмета необходимо прибавить к высоту прибора, с помощью которого измерялся угол. Следовательно,
Пример №26
Насыпь шоссейной дороги имеет ширину 60 м в верхней части и 68 м в нижней. Найдите высоту насыпи, если углы наклона откосов к горизонту равны
Решение:
Рассмотрим равнобедренную трапецию (рис. 177), в которой
Проведем высоты Поскольку (докажите это самостоятельно), то В треугольнике
Поскольку
т.е.
Ответ:
Синусом острого угла называется отношение противолежащего катета к гипотенузе:
Косинусом острого угла называется отношение прилежащего катета
Тангенсом острого угла называется отношение противолежащего катета к прилежащему:
Котангенсом острого угла называется отношение прилежащего катета к противолежащему:
Тригонометрические тождества
Значения тригонометрических функций некоторых углов
Историческая справка
Умение решать треугольники необходимо при рассмотрении многих практических задач, возникающих в связи с потребностями географии, астрономии, навигации. Поэтому элементы тригонометрии появились еще в Древнем Вавилоне в период интенсивного развития астрономии. В работе греческого ученого Птолемея «Альмагест» (II в. н. где изложена античная система мира, содержатся элементы сферической тригонометрии.
В Древней Греции вместо синуса угла рассматривали длину хорды, соответствующей центральному углу Действительно, если радиус окружности равен единице, то измеряется половиной такой хорды (проверьте это самостоятельно). Первые тригонометрические таблицы были составлены Гиппархом во II в. н.э.
Синус и косинус как вспомогательные величины использовались индийскими математиками в V в., а тангенс и котангенс впервые появились в работах арабского математика X в. Абу-аль-Вефы.
Как отдельный раздел математики тригонометрия выделилась в произведениях персидского ученого Насреддина Туси (1201-1274), а системное изложение тригонометрии первым из европейцев представил немецкий математик и механик Иоганн Мюллер (1436-1476), более известный под псевдонимом Региомонтан.
Современную форму изложения и современную символику тригонометрия приобрела благодаря Леонарду Эйлеру в XVIII в. Кроме известных вам четырех тригонометрических функций иногда рассматриваются еще две:
секанс
и косеканс
Приложения
Обобщенная теорема Фалеса и площадь прямоугольника
В ходе доказательства некоторых геометрических теорем используется процедура деления отрезка на некоторое количество равных частей. Это позволяет дать числовые оценки в виде неравенств и с их помощью получить противоречие.
В курсе геометрии 8 класса такой подход целесообразно применить для доказательства двух приведенных ниже теорем.
Теорема (обобщенная теорема Фалеса)
Параллельные прямые, пересекающие стороны угла, отсекают на сторонах этого угла пропорциональные отрезки.
По данным рисунка 180 докажем три формулы:
Докажем сначала формулу 1. Пусть отрезок можно разделить на равных отрезков так, что одна из точек деления совпадет с точкой причем на отрезке будут лежать точек деления. Тогда, проведя через точки деления прямые, параллельные по теореме Фалеса получим деление отрезков соответственно на равных отрезков. Следовательно, что и требовалось доказать.
Если описанное деление отрезка невозможно, то докажем формулу 1 от противного. Пусть
Рассмотрим случай, когда (другой случай рассмотрите самостоятельно).
Отложим на отрезке отрезок (рис. 181).
Разобьем отрезок на такое количество равных отрезков чтобы одна из точек деления попала на отрезок Проведем через точки деления прямые, параллельные Пусть прямая, проходящая через точку пересекает луч в точке Тогда по доказанному Учитывая, что в этой пропорции имеем:
Это неравенство противоречит выбору длины отрезка Следовательно, формула 1 доказана полностью.
Докажем формулы 2 и 3. Пользуясь обозначениями рисунка 180,
по формуле 1 имеем Разделив в каждом из этих равенств числитель на знаменатель, получим:
Откуда Таким образом, доказано, что т.е. формулы 2 и 3 выполняются.
Теорема доказана полностью.
Из курса математики 5 класса известно, что площадь прямоугольника равна произведению двух его соседних сторон. Так, на рисунке 182 дан прямоугольник который делится на 15 квадратов площадью 1. Следовательно, по аксиомам площади, его площадь равна 15 кв. ед., то есть Рис- 182. кв. ед.
Таким способом легко найти площадь прямоугольника, у которого длины сторон выражены любыми целыми числами. Но справедливость этой формулы при условии, что длины сторон прямоугольника не являются целыми числами,— совсем неочевидная теорема. Докажем ее.
Теорема (формула площади прямоугольника)
Площадь прямоугольника равна произведению его соседних сторон:
— стороны прямоугольника.
Докажем сначала, что площади прямоугольников с одним равным измерением относятся как длины других измерений.
Пусть прямоугольники имеют общую сторону (рис. 183,
Разобьем сторону равных частей. Пусть на отрезке лежит точек деления, причем точка деления имеет номер а точка —номер Тогда откуда —
Теперь проведем через точки деления прямые, параллельные Они разделят прямоугольник равных прямоугольников (т. е. таких, которые совмещаются при наложении). Очевидно, что прямоугольник содержится внутри прямоугольника а прямоугольник содержит прямоугольник
Следовательно,
Имеем:
Сравнивая выражения для убеждаемся, что оба эти отношения расположены между т.е. отличаются не больше чем на натуральное число). Докажем от противного, что эти отношения равны.
Действительно, если это не так, т.е. такое натуральное число что Полученное противоречие доказывает, что площади прямоугольников с одним равным измерением относятся как длины других измерений.
Рассмотрим теперь прямоугольники со сторонами со сторонами и 1 и квадрат со стороной 1 (рис. 183, б).
Тогда по доказанному
Поскольку кв. ед., то, перемножив полученные отношения, имеем
Золотое сечение
С давних времен люди старались познать мир путем поиска гармонии и совершенства. Одним из вопросов, которыми задавались еще древние греки, был поиск наилучшего соотношения неравных частей одного целого. Таким соотношением еще со времен Пифагора считали гармоническое деление, при котором меньшая часть относится к большей, как большая часть относится ко всему целому. Такое деление отрезка на части описано во II книге «Начал» Евклида и названо делением в среднем и крайнем отношении. Рассмотрим деление отрезка точкой при котором (рис. 184). Пусть длина отрезка равна а длина отрезка равна Тогда
Отсюда Поскольку то геометрический смысл имеет только значение Значит, если длина данного отрезка равна 1, то при делении в крайнем и среднем отношении его большая часть приблизительно равна 0,6. Полученное число обозначают греческой буквой Кроме того, часто рассматривают и отношение Заметим, что — первая буква имени древнегреческого скульптора Фидия, который часто использовал такое деление в своем творчестве (в частности, в знаменитой статуе Зевса Олимпийского, которую считают одним из семи чудес света).
В эпоху Возрождения (XV—XVII вв.) интерес к гармоническому делению чрезвычайно возрос. Выдающийся ученый и художник Леонардо да Винчи (1452—1519) назвал такое деление золотым сечением, а его современник и соотечественник, итальянский монах-математик Лука Па-чоли (1445—1514) — божественной пропорцией. Золотое сечение и близкие к нему пропорциональные отношения составляли основу композиционного построения многих произведений мирового искусства, в частности архитектуры Античности и Возрождения. Одно из величайших сооружений Древней Эллады — Парфенон в Афинах (V в. до н. э.) — содержит в себе золотые пропорции (в частности, отношение высоты к длине этого сооружения равно
Итак, дадим определение золотому сечению.
Определение:
Золотым сечением называется такое деление величины на две неравные части, при котором меньшая часть относится к большей, как большая часть относится ко всему целому.
Иначе говоря, золотое сечение — это деление величины в отношении (или
Построить золотое сечение отрезка заданной длины с помощью циркуля и линейки довольно просто: для этого достаточно построить прямоугольный треугольник с катетами и провести две дуги из вершин острых углов так, как показано на рисунке 185.
По теореме о пропорциональности отрезков секущей и касательной Поскольку по построению и по определению золотого сечения. Следовательно, Убедиться в правильности построения можно также с помощью теоремы Пифагора (сделайте это самостоятельно.)
С золотым сечением связывают геометрические фигуры, при построении которых используются отношения Рассмотрим некоторые из них.
Равнобедренный треугольник называется золотым, если две его стороны относятся в золотом сечении. Докажем, что треугольник с углами (рис. 186, а) является золотым. Действительно, пусть в треугольнике биссектриса. Тогда по двум углам. Следовательно, т. е. треугольник — золотой.
И наоборот: если в равнобедренном треугольнике то такой треугольник подобен треугольнику т. е. имеет углы
Предлагаем самостоятельно убедиться в том, что золотым является также треугольник с углами (рис. 186, б) и других золотых треугольников не существует.
Золотые треугольники связаны с правильным пятиугольником (т.е. выпуклым пятиугольником, у которого все стороны равны и все углы равны).
В правильном пятиугольнике:
1) диагональ относится к стороне в золотом сечении;
2) точка пересечения диагоналей делит каждую из них в золотом сечении;
3) диагональ делит другую диагональ на два отрезка, один из которых делится в золотом сечении еще одной диагональю.
Согласно обозначениям рисунка 187 это означает, что Для доказательства этих свойств достаточно заметить, что в правильном пятиугольнике все углы равны следовательно, треугольники являются золотыми. Подробные доказательства предлагаем провести самостоятельно.
Диагонали правильного пятиугольника образуют звезду, которая в древние времена олицетворяла совершенство и имела мистическое значение. Пифагорейцы называли ее пентаграммой и избрали символом своей научной школы. В наши дни пятиконечная звезда — самая распространенная геометрическая фигура на флагах и гербах многих стран (приведите соответствующие примеры из истории и географии).
Прямоугольник называется золотым, если его стороны относятся в золотом сечении. Для построения золотого прямоугольника произвольный квадрат перегибаем пополам (рис. 188, а), проводим диагональ одного из полученных прямоугольников (рис. 188, б) и радиусом, равным этой диагонали, проводим дугу окружности с центром (рис. 188, в). Полученный прямоугольник — золотой (убедитесь в этом самостоятельно).
Если от золотого прямоугольника отрезать квадрат со стороной, равной меньшей стороне прямоугольника, то оставшийся прямоугольник также будет золотым. Действительно, на рисунке 189, а имеем тогда Неограниченно продолжая этот процесс (рис. 189, б), можно получить так называемые вращающиеся квадраты, и весь данный прямоугольник будет составлен из таких квадратов.
Через противолежащие вершины квадратов проходит так называемая золотая спираль, которая часто встречается в природе. Например, по принципу золотой спирали располагаются семена в подсолнечнике; по золотой спирали закручены раковины улиток, рога архаров, паутина отдельных видов пауков и даже наша Солнечная система, как и некоторые другие галактики.
Отметим также, что золотое сечение имеет немало алгебраических свойств. Отношение приближенно может быть выражено дробями так называемые числа Фибоначчи. Приведем без доказательства две алгебраические формулы, связанные с числами
Золотое сечение, золотые многоугольники и золотая спираль являются математическими воплощениями идеальных пропорций в природе. Недаром великий немецкий поэт Иоганн Вольфганг Гете считал их математическими символами жизни и духовного развития.
Приложение 3. Таблица значений тригонометрических функций
Значение тригонометрических функций острых углов можно приближенно определять с помощью специальных таблиц. Одна из таких таблиц представлена выше.
Таблица составлена с учетом формул дополнения. В двух крайних столбцах указаны градусные меры углов (в левом — от в правом — от Между этими столбцами содержатся четыре столбца значений тригонометрических функций:
1-й — синусы углов от (или косинусы углов от
2-й — тангенсы углов от (или котангенсы углов от
3-й — котангенсы углов от (или тангенсы углов от
4-й — косинусы углов от (или синусы углов от
Рассмотрим несколько примеров применения данной таблицы. 1) Определим Поскольку найдем в крайнем левом столбце значение 25 и рассмотрим соответствующую строку первого столбца значений. Углу в ней соответствует число 0,423. Следовательно,
2) Определим Поскольку 45° ے C = 90° (рис. 412).
Доказать:
Доказательство. Проведём из вершины прямого угла С высоту CD. Каждый катет прямоугольного треугольника является средним пропорциональным между гипотенузой и его проекцией на гипотенузу. Поэтому и . Сложив равенства почленно и зная, что AD+ DB= АВ, получим: . Следовательно,
Если а и b — катеты прямоугольного треугольника, с – его гипотенуза, то из формулы получим следующие формулы:
Используя эти формулы, по двум любым сторонам прямоугольного треугольника находим его третью сторону (табл. 28).
Справедлива и теорема, обратная теореме Пифагора: если квадрат стороны треугольника равен сумме квадратов двух других его сторон, то этот треугольник – прямоугольный.
Согласно теореме, обратной теореме Пифагора, треугольник со сторонами 3 см, 4 см и 5 см – прямоугольный, поскольку . Такой треугольник иногда называют египетским.
Пример №27
Сторона ромба равна 10 см, а одна из его диагоналей — 16 см. Найдите другую диагональ ромба.
Решение:
Пусть ABCD— ромб (рис. 413), АС= 16см,AD = 10см. Найдём диагональ BD. Как известно, диагонали ромба пересекаются под прямым углом и в точке пересечения делятся пополам. Поэтому ∆AOD — прямоугольный ( ے 0= 90°). АС 16
В нём: катет гипотенуза AD= 10 см.
Для того чтобы найти определённый элемент фигуры (сторону, высоту, диагональ), выделите на рисунке прямоугольный треугольник, воспользовавшись свойствами фигуры, и примените теорему Пифагора.
Пусть ВС – перпендикуляр, проведённый из точки В на прямую а (рис. 414). Возьмём произвольную точку А на прямой а, отличную от точки С, и соединим точки А и В. Отрезок АВ называется наклонной, проведённой из точки В на прямую а. Точка А называется основанием наклонной, а отрезок АС – проекцией наклонной.
Наклонные имеют следующие свойства. Если из данной точки к прямой провести перпендикуляр и наклонные, то:
- любая наклонная больше перпендикуляра;
- равные наклонные имеют равные проекции;
- из двух наклонных больше та, проекция которой больше.
Покажем, что свойства наклонных следуют из теоремы Пифагора.
- По теореме Пифагора, (рис. 415), тогда или АВ > ВС.
- Из прямоугольных треугольников ABD и CBD (рис. 416) имеем:
- Поскольку в этих равенствах АВ = ВС (по условию), то AD = DC.
- Из прямоугольных треугольников ABD и CBD (рис. 417) имеем: . В этих равенствах AD > DC. Тогда АВ > ВС.
Пример №28
Из точки к прямой проведены две наклонные, проекции которых равны 5 см и 9 см. Найдите наклонные, если одна из них на 2 см больше другой.
Решение:
Пусть AD = 5 см, DC = 9 см (рис. 418). Поскольку AD ے A = a (рис. 441). Вы знаете, что катет а – противолежащий углу а, катет b – прилежащий к углу a . Отношение каждого катета к гипотенузе, а также катета к катету имеют специальные обозначения:
- – отношение обозначают sin а и читают «синус альфа»;
- – отношение обозначают cos а и читают «косинус альфа»;
- – отношение обозначают tg а и читают «тангенс альфа».
Сформулируем определения sin a, cos а и tg а.
Синусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к гипотенузе.
Косинусом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение прилежащего катета к гипотенузе. Тангенсом острого угла прямоугольного треугольника называется отношение противолежащего катета к прилежащему катету.
Отношение сторон прямоугольного треугольника и их обозначения указаны в
Зависят ли синус, косинус и тангенс острого угла от размеров треугольника?
Нет, не зависят. Итак, пусть ABC и -два прямоугольных треугольника, в которых (рис. 442). Тогда по двум углам (). Соответствующие стороны этих треугольников пропорциональны:
Из этих равенств следует:
Следовательно, в прямоугольных треугольниках с одним и тем же острым углом синусы этого утла равны, косинусы и тангенсы – равны. Если градусную меру угла изменить, то изменится и соотношение сторон прямоугольного треугольника. Это означает, что синус, косинус и тангенс острого угла прямоугольного треугольника зависят только от градусной меры угла и не зависят от размеров треугольника.
По исходному значению sin A, cos А или tg А можно построить угол А.
Пример №29
Постройте угол, синус которого равен .
Решение:
Выбираем некоторый единичный отрезок (1 мм, 1 см, 1 дм). Строим прямоугольный треугольник, катет ВС которого равен двум единичным отрезкам, а гипотенуза АВ — трём (рис. 443). Угол А, лежащий против катета ВС, — искомый, поскольку sin А =
В прямоугольном треугольнике любой из двух катетов меньше гипотенузы. Поэтому sin а ے C = а (рис. 452). Проведём высоту BD. В прямоугольном треугольнике DBCкатет DC, прилежащий к углу а, равен произведению гипотенузы а на cos a: DC = a cos а. Поскольку высота равнобедренного треугольника, опущенная на основание, является медианой, то DC = AD. Тогда основание АС = 2 DC =2 a cos а.
В этой главе вы ознакомились с новыми приёмами вычисления длин сторон и градусных мер углов прямоугольного треугольника. Может возникнуть вопрос: Какова необходимость использования этих приёмов? Вы знаете, что в древности расстояния и углы сначала измеряли непосредственно инструментами. Например, транспортиром пользовались вавилоняне ещё за 2 ООО лет до н. э.
Но на практике непосредственно измерять расстояния и углы не всегда возможно. Как вычислить расстояние между двумя пунктами, которые разделяет препятствие (река, озеро, лес), расстояние до Солнца, Луны, как измерить высоту дерева, горы, как найти угол подъёма дороги либо угол при спуске с горы? Поэтому были открыты приёмы опосредствованного измерения расстояний и углов. При этом использовали равные либо подобные треугольники и геометрические построения. Строили на местности вспомогательный треугольник и измеряли необходимые его элементы.
Итак, вы знаете, как определить расстояние между пунктами А и В, разделёнными препятствием (рис. 453). Для этого строим ∆COD = ∆АОВ и вместо искомого расстояния Ив измеряем равное ему расстояние CD.
Но при использовании этих приёмов получали недостаточно точные результаты, особенно при измерении значительных расстояний на местности. Кроме того, без угломерных инструментов нельзя найти градусные меры углов по длинам тех или других отрезков. Поэтому возникла необходимость в таких приёмах, когда непосредственные измерения сводились к минимуму, а результаты получали преимущественно вычислением элементов прямоугольного треугольника. В основе таких приёмов лежит использование cos а, sin а и tg а. Накопление вычислительных приёмов решения задач обусловило создание нового раздела математики, который в XVI в. назвали тригонометрией. Слово «тригонометрия» происходит от греческих слов trigonon — треугольник и metreo — измеряю. Греческих математиков Гиппарха (II в. до н. э.) и Птолемея (II в.) считают первыми, кто использовал тригонометрические приёмы для решения разных задач. В дальнейшем их усовершенствовали индийский математик Брамагупта (VI в.), узбекские математики аль-Каши и Улугбек (XII в.). В работах академика Леонарда Эйлера (XVIII в.) тригонометрия приобретает тот вид, который в основном имеет и в наше время.
Вычисление значений sin a, cos а и tg а
ЕЭ| Пусть в прямоугольном треугольнике ABC ZA = а, тогда ZB – 90° – а (рис. 467). Из определения синуса и косинуса следует:
Сравнивая эти два столбца, находим: sin а = cos (90° – а), cos а = sin (90° – а).
Как видим, между синусом и косинусом углов а и 90° – а, которые дополняют друг друга до 90°, существует зависимость: синус одного из этих углов равен косинусу другого.
Например:
Найдём значения синуса, косинуса и тангенса для углов 45°, 30°, 60°. 1) Для угла 45°. Пусть ABC – прямоугольный треугольник с гипотенузой С и ے A = 45° (рис. 468). Тогда ے B = 45°. Следовательно, ∆ABC – равнобедренный. Пусть АС = ВС = а. Согласно теореме Пифагора,
2) Для углов 30° и 60°.
Пусть ABC – прямоугольный треугольник с гипотенузой с и ے A = 30″ (рис. 469). Найдём катеты АС и ВС.
ВС = как катет, лежащий против угла 30°.
Согласно теореме Пифагора,
Тогда
Если в прямоугольном треугольнике ABC ے A = 30° (рис. 469),
Составим таблицу 35 значений синуса, косинуса и тангенса для углов 30°, 45°, 60°
Таблица 35
Из таблицы видно, что при увеличении угла синус и тангенс острого угла возрастают, а косинус — уменьшается. При уменьшении угла синус и тангенс острого угла уменьшаются, а косинус – увеличивается.
Пример №31
Сторона ромба равна 6 см, а один из его углов Найдите высоту ромба.
Решение:
Пусть ABCD — ромб (рис. 470), в котором АВ = 6 см, ے А = 60°. Проведём высоту ВМ. Из прямоугольного треугольника АВМ: Как вычислить значения синусов, косинусов и тангенсов углов, отличных от 30°, 45°, 60°?
При помощи инженерных калькуляторов (или программы «калькулятор» компьютера) либо специальных таблиц можно решить две задачи:
1) для заданного угла а найти sin a, cos а, tg а;
2) по заданному значению sin a, cos а, tg а найти угол а.
Если вы используете калькулятор, а угол указан в градусах и минутах, то минуты переведите в десятые доли градуса (разделите их на 60). Например, для угла 55°42° получите 55,7°. Если, например, для cos 0,8796 нашли 28,40585° то доли градуса переведите в минуты (умножьте дробную часть на 60). Округлив, получите: 28°24°.
Значение sin a, cos а, tg а находим по таблицам.
Таблица синусов и косинусов (см. приложение 1) состоит из четырёх столбцов. В первом столбце слева указаны градусы от 0° до 45°, а в четвёртом – от 90° до 45°. Над вторым и третьим столбцами указаны названия «синусы» и «косинусы», а в нижней части этих столбцов – «косинусы» и «синусы».
Верхние названия «синусы» и «косинусы» отображают значения углов, которые меньше 45°, а нижние – больше 45°. Например, по таблице находим: sin34° 0,559, cos67° 0,391, sin85° 0,996 и т. д. По таблице можно найти угол а по заданному значению sin a, cos а. Например, нужно найти угол а, если sin 0,615. В столбцах синусов находим число, приближённое к 0,615. Таким числом является 0,616. Следовательно, 38″.
Таблица тангенсов (см. приложение 2) состоит из двух столбцов: в одном указаны углы от 0° до 89°, в другом – значения тангенсов этих углов.
Например, tg 19° 0,344. Если tg 0,869, то 41°.
1. Вы уже знаете, что каждой градусной мере угла а прямоугольного треугольника соответствует единственное значение sin a, cos а, tg а. Поэтому синус, косинус и тангенс угла а являются функциями данного угла. Эти функции называются тригонометрическими функциями, аргумент которых изменяется от О° до 90°.
2. Уточним происхождение слова «косинус». Именно равенство cos а = sin (90° — а) явилось основой образования латинского слова cosinus — дополнительный синус, то есть синус угла, дополняющий заданный до 90°.
3. Первые таблицы синусов углов от 0° до 90° составил греческий математик Гиппарх (II в. до н. э.). Эти таблицы не сохранились. Нам известны только тригонометрические таблицы, помещённые в работе «Альмагест» александрийского учёного Клавдия Птолемея (II в.). Птолемей Также сохранились таблицы синусов и косинусов индийского учёного Ариаб-хаты (V в.), таблицы тангенсов арабских учёных аль-Баттани и Абу-ль-Вефа (X в.).
Как решать прямоугольные треугольники
Решить прямоугольный треугольник – это означает по заданным двум сторонам либо стороне и острому углу найти другие его стороны и острые углы.
Возможны следующие виды задач, в которых требуется решить прямоугольный треугольник по: 1) катетам; 2) гипотенузе и катету; 3) гипотенузе и острому углу; 4) катету и острому углу. Алгоритмы решения этих четырёх видов задач изложены в таблице 36.
Пример №32
Решите прямоугольный треугольник по гипотенузе с= 16 и углу а = 76°21′ (рис. 482).
Решение. Это задача третьего вида. Алгоритм её решения указан в таблице 38.
Решение многих прикладных задач основано на решении прямоугольных треугольников. Рассмотрим некоторые виды прикладных задач.
1. Задачи на нахождение высоты предмета, основание которого доступно.
Пример №33
Найдите высоту дерева (рис. 483).
Решение:
На некотором расстоянии MN= а от дерева устанавливаем угломерный прибор AM (например, теодолит) и находим угол а между горизонтальным направлением АС и направлением на верхнюю точку В дерева. Из прямоугольного треугольника ABC получим: ВС= a • tg а. С учётом высоты угломерного прибора AM= h имеем формулу для вычисления высоты дерева: BN= о • tg а + h.
Пусть результаты измерения следующие: .
Тогда (м).
2. Задачи на нахождение высоты предмета, основание которого недоступно.
Пример №34
Найдите высоту башни, которая отделена от вас рекой (рис. 484).
Решение:
На горизонтальной прямой, проходящей через основание башни (рис. 484), обозначим две точки М и N, измерим отрезок MN= а и углы . Из прямоугольных треугольников ADC и BDC получим:
Почленно вычитаем полученные равенства:
Отсюда
Следовательно,
Прибавив к DC высоту прибора AM= Н, которым измеряли углы, получим
формулу для вычисления высоты башни:
Пусть результаты измерения следующие:
Тогда
3. Задачи на нахождение расстояния между двумя пунктами, которые разделяет препятствие.
Пример №35
Найдите расстояние между пунктами А и В, разделёнными рекой (рис. 485).
Решение:
Провешиваем прямую и отмечаем на ней точку С. Измеряем расстояние АС= а и угол а. Из прямоугольного треугольника ABC получим формулу АВ= a- tg а для определения расстояния между пунктами А и В. Пусть результаты измерения следующие:
Тогда АВ =
4. Задачи на нахождение углов (угла подъёма дороги; угла уклона; угла, под которым виден некоторый предмет, и т. д.).
Пример №36
Найдите угол подъёма шоссе, если на расстоянии 200 м высота подъёма составляет 8 м.
Решение:
На рисунке 486 угол a — это угол подъёма дороги, АС— горизонтальная прямая. Проведём , тогда ВС- высота подъёма дороги. По условию, АВ = 200 м, ВС = 8 м. Угол a найдём из прямоугольного треугольника Тогда
У вас может возникнуть вопрос: Почему в геометрии особое внимание уделяется прямоугольному треугольнику, хотя не часто встречаются предметы подобной формы?
Итак, поразмышляем. Как в химии изучают вначале элементы, а затем — их соединения, в биологии — одноклеточные, а потом — многоклеточные организмы, так и в геометрии изучают сначала простые геометрические фигуры — точки, отрезки и треугольники, из которых состоят другие геометрические фигуры. Среди этих фигур прямоугольный треугольник играет особую роль. Действительно, любой многоугольник можно разбить на треугольники (рис. 487).
Умея находить угловые и линейные элементы этих треугольников, можно найти все элементы многоугольника. В свою очередь, любой треугольник можно разбить одной из его высот на два прямоугольных треугольника, элементы которых связаны более простой зависимостью (рис. 488). Найти элементы треугольника можно, если свести задачу к решению этих двух прямоугольных треугольников. Проиллюстрируем это на примере.
Пример №37
(рис. 489). Найдите ے B, ے C и сторону а.
Решение:
Проведём высоту BD. Точка D будет лежать между точками А и С, поскольку ے A — острый и b> с.
Из прямоугольного треугольника ABD:
Из прямоугольного треугольника
Из прямоугольного треугольника BDC:
Рекомендую подробно изучить предметы: |
|
Ещё лекции с примерами решения и объяснением: |
- Параллелограмм
- Теорема синусов и теорема косинусов
- Параллельность прямых и плоскостей
- Перпендикулярность прямой и плоскости
- Площадь трапеции
- Центральные и вписанные углы
- Углы и расстояния в пространстве
- Подобие треугольников
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.
[spoiler title=”источники:”]
http://ege-study.ru/ru/ege/materialy/matematika/sinus/
http://www.evkova.org/reshenie-pryamougolnyih-treugolnikov
[/spoiler]
2
Как найти синус и косинус через тангенс?
Как найти синус, если известен тангенс?
Как найти косинус, если известен тангенс?
6 ответов:
7
0
Косинус через тангенс
Для того, чтобы найти значение косинуса по известному тангенсу, нужно воспользоваться одним из тригонометрических тождеств.
Сумма квадрата тангенса и единицы равна отношению единицы и квадрата косинуса.
Отсюда можно выразить косинус:
Наличие знака ± связано с тем, что в одних четвертях косинус угла может быть положительным, а в других – отрицательным.
То есть в условии задачи должна оговариваться четверть, в которой находится угол.
**
Пример.
tgα = 1/√3, α находится в 1 четверти (0 < α < 90).
Найдём косинус: cosα = √ ( 1 / (1 + 1/3)) = √ ( 1 / (4/3)) = √ (3/4) = √3/2.
Итак, если тангенс равен 1/√3, то косинус равен √3/2.
Нетрудно догадаться, что мы имели дело с углом 30°.
<hr />
Синус через тангенс
Здесь также понадобятся тригонометрические тождества.
Можно пойти двумя путями:
1) Выразить котангенс через тангенс и найти синус по котангенсу.
2) Найти косинус по тангенсу, а затем воспользоваться основным тригонометрическим тождеством.
**
Пример.
tgα = √3, α находится в 1 четверти (0 < α < 90).
Найдём котангенс: ctga = 1 / tgα = 1 / √3.
Теперь найдём синус: sina = √ ( 1 / (1 + 1/3)) = √ ( 1 / (4/3)) = √ (3/4) = √3/2.
Или:
cosa = √ ( 1 / (1 + 3)) = √ (1/4) = 1/2.
sina = √ (1 – 1/4) = √ (3/4) = √3/2.
Таким образом, если тангенс равен √3, то синус равен √3/2.
Здесь также понятно, что это угол 60°.
1
0
конечно тангенс угла- это отношение синуса этого угла к косинусу того же угла- условно- а/б= с и а= с*в, в= а/с, сразу видно, что, кроме с, что- нибудь еще должно быть дано иначе не расколоть задачку, разве с будет равно 1 или еще какому замечательному значению, позволяющему определить величину угла угла.
1
0
В алгебре и геометрии очень часто при решении задач используются тригонометрические формулы, которые чаще называют тригонометрическими тождествами. Из любого тригонометрического тождества несложно вывести новую формулу, необходимую для нахождения одной из величин, входящих в его состав.
****************<wbr />*****************<wbr />*****************<wbr />*****************<wbr />*****
Для того, чтобы найти косинус угла, зная его тангенс, возьмем тригонометрическое тождество:
.
Из данного тождества выводим новую формулу для вычисления косинуса:
Не забываем, что косинус может принимать как положительные, так и отрицательные значения в зависимости от четверти нахождения угла.
****************<wbr />*****************<wbr />*****************<wbr />*****************<wbr />*****
Для вычисления синуса угла через его тангенс можно действовать по-разному.
Например, вычислить по выведенной выше формуле косинус угла, а затем воспользоваться еще одним тригонометрическим тождеством и вывести из него формулу для вычисления синуса угла:
1
0
В тригонометрических тождествах нет, конечно, ничего сложного, вот только запомнить их все так, чтобы не пользоваться справочными материалами, обычному человеку достаточно трудно, поэтому всегда приходится где-то искать эти формулы. Вот одна из них:
Из нее то мы и будем получать формулу для выполнения задания из вопроса, а именно – нахождения косинуса через тангенс, проведя несложные преобразования, получим:
Как видите, действительно все очень просто.
Теперь, найдя косинус, воспользуемся основным тригонометрическим тождеством, преобразуем его, чтобы найти синус через уже найденный косинус, формула такая:
0
0
sin=sqrt(1/(1+((1/tg)**2)))
cos=sqrt(1/(1+((1/ctg)**2)))
0
0
Если говорить о тангенсе угла, то является отношением синуса по отношению к косинусу. Так, следует воспользоваться тригонометрическим тождеством. Согласно ему выводится формула, которую используем для того, чтобы вычислить косинус.
Вы можете вычислить по формуле, а также воспользуюсь еще 1 тригонометрическим тождеством, выведя формула вычислить:
Читайте также
Функция 1/cos X называется секансом. Название происходит от латинского слова secans – секущая. Того же происхождения слова сектор (лат. sector – отсекающий, отделяющий), секатор (садовые ножницы, от лат. secare – сечь, резать) и др. А какое отношение к этому имеет пчела? Все знают, что пчела – насекомое. Это слово в русском языке (от глаголов насекать, сечь) – калька, то есть буквальный перевод, с французского insecte (отсюда и термин инсектицид), которое произошло от латинского insectum – “насеченное, с насечками”. В свою очередь латинское слово – калька с древнегреческого ἔντομον – насекомое (от ἐντομή – надрез). От этого греческого слова в русском языке – термин энтомология – область зоологии, изучающая насекомых. Так что секанс и насекомое – этимологические родственники.
1) Можно объяснить, например, так.
Покажите ему картинку, которую я привёл ниже:
Объясните, что синус и косинус бывают только у треугольников, у которых есть прямой угол, то есть у прямоугольных треугольников. Хотя сами по себе синус и косинус имеют отношение только к углу. Треугольник – это лишь вспомогательная фигура, помогающая понять и рассчитать их.
Если есть прямой угол, тогда:
Стороны, касающиеся этого угла называются катетами.
А сторона, которая не касается – гипотенузой.
Также, у такого треугольника есть ещё два острых угла.
Синус и косинус могут быть только с параметром угол. То есть для одного острого угла этого треугольника одни синус и косинус, а для другого – другие.
Определение синуса:
Определение косинуса:
На рассматриваемом рисунке рассматривается один из углов и написано где относительно него противолежащий и прилежащий катеты.
Противолежащий катет – это катет, находящийся противоположно от рассматриваемого угла. Рассматриваемый угол – это тот угол, для которого мы хотим найти синус или косинус.
А прилежащий катет – это катет, примыкающий к этому углу.
А гипотенуза – это третья сторона.
Так вот, по определению синусов и косинусов они – это отношение их к гипотенузе.
То есть чтобы найти синус, нужно поделить длину противолежащего катета на длину гипотенузы, а чтобы найти косинус, нужно поделить длину прилежащего катета на длину гипотенузы.
2) Но это ещё не всё.
Можно ещё объяснить и по-другому:
Если угол, для которого необходимо найти синус и косинус вписать в окружность таким образом, как на рисунке ниже, то синусом будет длина вертикального отрезка, а косинусом – горизонтального, исходя из того, что радиус окружности равен единице. Как видно из рисунка, образованная гипотенуза является одновременно и радиусом этой окружности, а эти отрезки – это катеты.
При данном рассмотрении синусов и косинусов нет такой привязки к треугольнику, поэтому тут можно также рассматривать и тупые и даже развёрнутые углы. Правда тогда придётся приписывать знак к синусу или косинусу при условии попадения линии гипотенузы в другие сегменты круга. Там, где на рисунке написан X, это имеет отношение к косинусу, а где Y – к синусу.
Какие знаки нужно приписывать при попадении гипотенузы в эти сегменты:
левый верхний: к косинусу знак минус
правый верхний: ничего
левый нижний: и к синусу и к косинусу знак минус
правый нижний: к синусу знак минус
При попадании между сегментами – так как указано на рисунке:
Если известны только углы, то
C=180-arcsin(sin A)-arcsin(sin B)
Если известна хоть одна сторона, то есть теорема синусов.
a/sin A = b/sin B = c/sin C = 2R
Зная одну сторону и два синуса, можно найти и третий синус, и остальные две стороны.
И заодно радиус описанной окружности, но это уже другая задача.
А надо ли так усложнять решение. Из известных соотношений, найти гипотенузу, которая и будет равна 20. А дальше Пифагор,- 20 в квадрате минус 12 в той же степени, и после простого извлечения корня, получаем величину,- 16.Тригонометрию, вместе с логарифмированием, лучше оставлять в покое…)
Мне нет.
Я всегда догадывалась, что высшая математика для избранных. Я готова согласиться, что математика одна из основных наук, все в мире подчиненно математическим законам. Так же математика отлично развивает мышление и логику.
Но все-таки, я считаю, что косинусы и синусы должны изучать люди, которые целенаправленно выбрали математику своей профессией! Когда я училась в колледже на гуманитарном направлении, и мне приходилось заниматься с репетитором чтобы получить зачет по синусам и косинусам, я чувствовала как меня лишают права выбора. Я же уже выбрала другой путь, я бы лучше это врем потратила на дополнительные уроки английского или другого языка.