Дайте определение тригонометрических функций числового аргумента. Тригонометрические функции числового и углового аргументов
Видеоурок «Тригонометрические функции числового аргумента» представляет наглядный материал для обеспечения наглядности при объяснении темы на уроке. В ходе демонстрации рассматривается принцип формирования значения тригонометрических функций от числа, описывается ряд примеров, обучающих вычислению значений тригонометрических функций от числа. С помощью данного пособия легче сформировать навыки в решении соответствующих задач, добиться запоминания материала. Использование пособия повышает эффективность урока, способствует быстрому достижению целей обучения.
В начале урока демонстрируется название темы. Затем ставится задача нахождения соответствующего косинуса некоторому числовому аргументу. Отмечается, что данная задача решается просто и это можно наглядно продемонстрировать. На экране изображается единичная окружность с центром в начале координат. При этом замечено, что точка пересечения окружности с положительной полуосью оси абсцисс располагается в точке А(1;0). Приводится пример точки М, которая представляет аргумент t=π/3. Данная точка отмечается на единичной окружности, и от нее опускается перпендикуляр к оси абсцисс. Найденная абсцисса точки и является косинусом cos t. В данном случае абсциссой точки будет х=1/2. Поэтому cos t=1/2.
Обобщая рассмотренные факты, отмечается, что имеет смысл говорить о функции s=cos t. Отмечается, что некоторые знания об этой функции уже имеются у учеников. Вычислены некоторые значения косинуса cos 0=1, cos π/2=0, cos π/3=1/2. Также связанными к данной функцией являются функции s=sin t, s=tg t, s=ctg t. Отмечается, что они имеют общее для всех название - тригонометрические функции.
Демонстрируются важные соотношения, которые используются в решении задач с тригонометрическими функциями: основное тождество sin 2 t+ cos 2 t=1, выражение тангенса и котангенса через синус и косинус tg t=sin t/cos t, где t≠π/2+πk для kϵZ, ctg t= cos t/sin t, где t≠πk для kϵZ, а также соотношение тангенса к котангенсу tg t·ctg t=1 где t≠πk/2 для kϵZ.
Далее предлагается рассмотреть доказательство соотношения 1+ tg 2 t=1/ cos 2 t, при t≠π/2+πk для kϵZ. Чтобы доказать тождество, необходимо представить tg 2 t в виде соотношения синуса и косинуса, а после слагаемые в левой части привести к общему знаменателю 1+ tg 2 t=1+sin 2 t/cos 2 t = (sin 2 t+cos 2 t)/ cos 2 t. Используя основное тригонометрическое тождество, получаем в числителе 1, то есть конечное выражение 1/ cos 2 t. Что и требовалось доказать.
Аналогично доказывается тождество 1+ ctg 2 t=1/ sin 2 t, при t≠πk для kϵZ. Так же, как и в предыдущем доказательстве, котангенс заменяется соответствующим соотношением косинуса и синуса, и оба слагаемых в левой части приводятся к общему знаменателю 1+ ctg 2 t=1+ cos 2 t/sin 2 t= (sin 2 t+cos 2 t)/sin 2 t. После применения основного тригонометрического тождества к числителю получаем 1/ sin 2 t. Это и есть искомое выражение.
Рассматривается решение примеров, в котором применяются полученные знания. В первом задании необходимо найти значения cost, tgt, ctgt, если известен синус числа sint=4/5, а t принадлежит промежутку π/2< t<π. Для нахождения косинуса в данном примере рекомендуется использовать тождество sin 2 t+ cos 2 t=1, из которого следует cos 2 t=1-sin 2 t. Зная значение синуса, можно найти косинус cos 2 t=1-(4/5) 2 =9/25. То есть значение косинуса cost=3/5 и cost=-3/5. В условии указано, что аргумент принадлежит второй четверти координатной плоскости. В этой четверти значение косинуса отрицательное. С учетом данного ограничения находим cost=-3/5. Для нахождения тангенса числа пользуемся его определением tgt= sint/cost. Подставив известные значения синуса и косинуса, получаем tgt=4/5:(-3/5)=-4/3. Чтобы найти значение котангенса, также используется определение котангенса ctgt= cost/sint. Подставив известные значения синуса и косинуса в отношение, получаем ctgt=(-3/5):4/5=-3/4.
Далее рассматривается решение аналогичной задачи, в которой известен тангенс tgt=-8/15, а аргумент ограничен значениями 3π/2 Чтобы найти значение синуса, используем определение тангенса tgt= sint/cost. Из него находим sint= tgt·cost=(-8/15)·(15/17)=-8/17. Зная, что котангенс - функция, обратная тангенсу, находим ctgt=1/(-8/15)=-15/8. Видеоурок «Тригонометрические функции числового аргумента» применяется для повышения эффективности урока математики в школе. В ходе дистанционного обучения данный материал может использоваться как наглядное пособие для формирования навыков решения задач, где есть тригонометрические функции от числа. Для приобретения этих навыков ученику может рекомендовано самостоятельное рассмотрение наглядного материала. ТЕКСТОВАЯ РАСШИФРОВКА: Тема урока «Тригонометрические функции числового аргумента». Любому действительному числу t можно поставить в соответствие однозначно определенное число cos t. Для этого необходимо выполнить следующие действия: 1) на координатной плоскости расположить числовую окружность так, чтобы центр окружности совпал с началом координат, а начальная точка А окружности попала в точку (1;0); 2) на окружности найти точку, которая соответствует числу t; 3) найти абсциссу этой точки. Это и есть cos t. Поэтому речь пойдет о функции s= cos t (эс равно косинус тэ), где t - любое действительное число. Некоторое представление о этой функции мы уже получили: Все эти функции называются тригонометрическими функциями числового аргумента t. Из определений синуса, косинуса, тангенса и котангенса следуют некоторые соотношения: 1)sin 2 t + cos 2 t = 1(синус квадрат тэ плюс косинус квадрат тэ равно одному) 2)tgt = при t ≠ + πk, kϵZ(тангенс тэ равно отношению синуса тэ к косинусу тэ при тэ не равном пи на два плюс пи ка, ка принадлежит зэт) 3)ctgt = при t ≠ πk, kϵZ(котангенс тэ равно отношению косинуса тэ к синусу тэ при тэ не равном пи ка, ка принадлежит зэт). 4)tgt ∙ ctgt = 1 при t ≠ , kϵZ (произведение тангенса тэ на котангенс тэ равно одному при тэ не равном пи ка, деленное на два, ка принадлежит зэт) Докажем еще две важные формулы: Один плюс тангенс квадрат тэ равно отношению единицы к косинусу квадрату тэ при тэ не равном пи на два плюс пи ка. Доказательство. Выражение единица плюс тангенс квадрат тэ, приведем к общему знаменателю косинус квадрат тэ. Получим в числителе сумму квадратов косинуса тэ и синуса тэ, что равно одному. А знаменатель остается квадрат косинуса тэ. Сумма единицы и квадрата котангенса тэ равна отношению единицы к квадрату синуса тэ при тэ не равном пи ка. Доказательство. Выражение единица плюс котангенс квадрат тэ, аналогично приведем к общему знаменателю и применим первое соотношение. Рассмотрим примеры. ПРИМЕР1. Найти cost, tgt, ctgt , если sint = и < t < π.(если синус тэ равен четырем пятым и тэ из промежутка от пи на два до пи) Решение. Из первого соотношения найдем косинус квадрат тэ равен единица минус синус квадрат тэ: cos 2 t = 1 - sin 2 t. Значит, cos 2 t = 1 -() 2 = (косинус квадрат тэ равен девяти двадцать пятым), то есть cost= (косинус тэ равен трем пятым) или cost = - (косинус тэ равен минус трем пятым). По условию аргумент t принадлежит второй четверти, а в ней cos t < 0 (косинус тэ отрицательный). Значит косину тэ равен минус трем пятым, cost = - . Вычислим тангенс тэ: tgt = = ׃ (-)= - ;(тангенс тэ равен отношению синуса тэ к косинусу тэ, а значит, четырех пятых к минус трем пятым и равно минус четырем третьим) Соответственно вычисляем (котангенс числа тэ. так как котангенс тэ равен отношению косинуса тэ к синусу тэ,) ctgt = = - . (котангенс тэ равен минус трем четвертым). Ответ: cost = - , tgt= - ; ctgt = - . (ответ заполняем по мере решения) ПРИМЕР 2. Известно, что tgt = - и < t < 2π(тангенс тэ равен минус восемь пятнадцатых и тэ принадлежит промежутку от трех пи на два до двух пи). Найти значения cost, sint, ctgt. Решение. Воспользуемся данным соотношением, подставив значение в эту формулу получим: 1 + (-) 2 = (единица на косинус квадрат тэ равно сумме единицы и квадрата минус восьми пятнадцатых). Отсюда находим cos 2 t = (косинус квадрат тэ равен двести двадцать пять двести восемьдесят девятых). Значит, cost = (косинус тэ равен пятнадцать семнадцатых) или cost = . По условию аргумент t принадлежит четвертой четверти, где cost>0. Поэтому cost = .(косенус тэ равен пятнадцать семнадцатых) Найдем значение аргумента синус тэ. Так как из соотношения (показать соотношение tgt = при t ≠ + πk, kϵZ) синус тэ равен произведению тангенса тэ на косинус тэ, то подставив значение аргумента тэ..тангенс тэ равен минус восемь пятнадцатых.. по условию, а косинус тэ равен из решенного ранее, получаем sint = tgt ∙ cost = (-) ∙ = - , (синус тэ равен минус восемь семнадцатых) ctgt = = - . (так как котангенс тэ, есть величина обратная тангенсу, значит, котангенс тэ равен минус пятнадцать восемнадцатых) Определение. Тригонометрическими функциями числового аргумента называются одноименные тригонометрические функции угла, равного радианам. Поясним это определение на конкретных примерах. Пример 1. Вычислим значенйе . Здесь под мы понимаем отвлеченное иррациональное число. Согласно определению . Итак, . Пример 2. Вычислим значение . Здесь под 1,5 мы понимаем отвлеченное число. Согласно определению (см. приложение II). Пример 3. Вычислим значение Аналогично предыдущему получаем (см. приложение II). Итак, в дальнейшем под аргументом тригонометрических функций мы будем понимать угол (дугу) или просто число в зависимости от той задачи, которую решаем. А в ряде случаев аргументом может служить величина, имеющая и другую размерность, например время и т. д. Называя аргумент углом (дугой), мы можем подразумевать под ним число, с помощью которого он измерен в радианах. Дополнительные материалы
Обучающие пособия и тренажеры в интернет-магазине "Интеграл" для 10 класса
Что будем изучать:
Вспомним основные формулы:
$tg(t)=\frac{sin(t)}{cos(t)}$, при $t≠\frac{π}{2}+πk$. Давайте выведем новые формулы. Теперь разделим обе части тождества на $sin^2(t)$. Нам удалось получить две новых формулы. Запомните их.
$cos(t) =\frac{5}{7}$, найти $sin(t)$; $tg(t)$; $ctg(t)$ для всех t. Решение:
$sin^2(t)+cos^2(t)=1$. Пример 2.
$tg(t) = \frac{5}{12}$, найти $sin(t)$; $cos(t)$; $ctg(t)$, при всех $0 Решение: Какое бы действительное число t ни взять, ему можно поставить в соответствие однозначно определенное число sin t. Правда, правило соответствия довольно сложное, оно, как мы видели выше, заключается в следующем. Чтобы по числу t найти значение sin t, нужно: 1) расположить числовую окружность в координатной плоскости так, чтобы центр окружности совпал с началом координат, а начальная точка А окружности попала в точку (1; 0); 2) на окружности найти точку, соответствующую числу t; 3) найти ординату этой точки. Эта ордината и есть sin t. Фактически речь идет о функции u = sin t, где t -- любое действительное число. Все эти функции называют тригонометрическими функциями числового аргумента t.
Есть целый ряд соотношений, связывающих значения различных тригонометрических функций, некоторые из этих соотношений мы уже получили: sin 2 t+cos 2 t = 1 Из двух последних формул легко получить соотношение, связывающее tg t и ctg t: Все указанные формулы используются в тех случаях, когда, зная значение какой-либо тригонометрической функции, требуется вычислить значения остальных тригонометрических функций. Термины «синус», «косинус», «тангенс» и «котангенс» на самом деле были знакомы, правда, использовали их до сих пор в несколько иной интерпретации: в геометрии и в физике рассматривали синус, косинус, тангенс и котангенс у г л а
(а не числа, как это было в предыдущих параграфах). Из геометрии известно, что синус (косинус) острого угла -- это отношение катета прямоугольного треугольника к его гипотенузе, а тангенс (котангенс) угла -- это отношение катетов прямоугольного треугольника. Иной подход к понятиям синуса, косинуса, тангенса и котангенса развивали в предыдущих параграфах. На самом деле эти подходы взаимосвязаны. Возьмем угол с градусной мерой б o и расположим его в модели «числовая окружность в прямоугольной системе координат» так, как показано на рис. 14 вершину угла совместим с центром окружности (с началом системы координат), а одну сторону угла совместим с положительным лучом оси абсцисс. Точку пересечения второй стороны угла с окружностью обозначим буквой М. Ордина- рис 14 б o , а абсциссу этой точки -- косинусом угла б o . Для отыскания синуса или косинуса угла б o совсем не обязательно каждый раз делать указанные весьма сложные построения. Достаточно заметить, что дуга AM составляет такую же часть длины числовой окружности, какую угол б o составляет от утла 360°. Если длину дуги AM обозначить буквой t, то получим: Таким образом, Например, Считают, что 30° -- это градусная мера угла, а -- радианная мера того же угла: 30° = рад. Вообще: В частности, рад, откуда, в свою очередь, получаем. Так что же такое 1 радиан? Есть различные меры длин отрезков: сантиметры, метры, ярды и т.д. Есть и различные меры для обозначения величин углов. Мы рассматриваем центральные углы единичной окружности. Угол в 1° -- это центральный угол, опирающийся на дугу, составляющую часть окружности. Угол в 1 радиан -- это центральный угол, опирающийся на дугу длиной 1, т.е. на дугу, длина которой равна радиусу окружности. Из формулы, получаем, что 1 рад = 57,3°. Рассматривая функцию u = sin t (или любую другую тригонометрическую функцию), мы можем считать независимую переменную t числовым аргументом, как это было в предыдущих параграфах, но можем считать эту переменную и мерой угла, т.е. угловым аргументом. Поэтому, говоря о тригонометрической функции, в определенном смысле безразлично считать ее функцией числового или углового аргумента. На этом уроке мы познакомимся с тригонометрическими функциями числового аргумента. Вначале вспомним определение функции в общем и на числовой окружности. Далее вспомним, что такое линия синусов, линия косинусов, линия тангенсов и линия котангенсов. Выведем формулу основного тригонометрического тождества и другие основные формулы, связывающие между собой тригонометрические функции. Далее рассмотрим некоторые свойства тригонометрических функций: знаки функций в четвертях и свойство четности и нечетности тригонометрических функций. Тема: Тригонометрические функции
Урок: Тригонометрические функции числового аргумента
Мы рассматриваем тригонометрические функции
Любая функция - это закон, по которому каждому значению независимой переменной соответствует единственное значение зависимой переменной - функции. Мы задаем число ему соответствует точка на окружности
c двумя координатами - точка (рис. 1). Отрезок на оси x от -1 до 1 называется линией косинусов. Отрезок на оси y от -1 до 1 называется линией синусов. Отсюда следуют свойства синуса и косинуса: Линия тангенсов параллельна оси y и проходит через точку Линия котангенсов
параллельна оси x и проходит через точку Рассмотрим основные тригонометрические тождества. Уравнение единичной окружности. основное тригонометрическое тождество. Выведем формулу, связывающую тангенс и косинус. Аналогичная формула есть для котангенса и синуса. Исследуем тригонометрические функции на четность. Проиллюстрируем эти свойства на числовой окружности: Пример 1. Найти Решение (рис. 2). Докажем аналогичные свойства для тангенса и котангенса: Тангенс - нечетная функция. доказать самостоятельно. Рассмотрим знаки тригонометрических функций в четвертях: Знаки синуса и косинуса (рис. 3). Однако определять знаки синуса и косинуса можно и без этих рисунков. Например, нужно определить знак Определяем, в какой четверти находится угол во второй. Синус - это проекция на ось y, во второй четверти , значит Аналогично косинусы. Определим знак Угол находится в третьей четверти, косинус - это проекция на ось x, в третьей четверти , значит Знаки тангенса и котангенса (рис. 4). Проверить знаки функций в различных четвертях можно по линиям тангенсов и котангенсов. Например, возьмем угол, лежащий в третьей четверти. Через точку на окружности, соответствующую этому углу, и начало координат проведем прямую до пересечения с осью тангенсов. Значение тангенса для такого угла, также как для угла первой четверти, будет положительным. Аналогично для углов второй и четвертой четверти тангенс будет отрицательным (рис. 5). Мы рассмотрели тригонометрические функции, вспомнили их определения, вспомнили, что они удовлетворяют требованиям однозначности, получили основные тождества и свойства. На следующем уроке мы решим ряд задач. Список литературы
1. Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Учебник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. -М.: Мнемозина, 2009. 2. Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Задачник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. -М.: Мнемозина, 2007. 3. Виленкин Н. Я., Ивашев-Мусатов О. С., Шварцбурд С. И. Алгебра и математический анализ для 10 класса (учебное пособие для учащихся школ и классов с углубленным изучением математики).-М.: Просвещение, 1996. 4. Галицкий М. Л., Мошкович М. М., Шварцбурд С. И. Углубленное изучение алгебры и математического анализа.-М.: Просвещение, 1997. 5. Сборник задач по математике для поступающих во ВТУЗы (под ред. М. И.Сканави).-М.:Высшая школа, 1992. 6. Мерзляк А. Г., Полонский В. Б., Якир М. С. Алгебраический тренажер.-К.: А. С.К., 1997. 7. Саакян С. М., Гольдман А. М., Денисов Д. В. Задачи по алгебре и началам анализа (пособие для учащихся 10-11 классов общеобразов. учреждений).-М.: Просвещение, 2003. 8. Карп А. П. Сборник задач по алгебре и началам анализа: учеб. пособие для 10-11 кл. с углубл. изуч. математики.-М.: Просвещение, 2006. Домашнее задание
Алгебра и начала анализа, 10 класс (в двух частях). Задачник для общеобразовательных учреждений (профильный уровень) под ред. А. Г. Мордковича. -М.: Мнемозина, 2007. №№ 14.1 - 14.5, 14.8. Дополнительные веб-ресурсы
1. Математика. 2. Интернет-портал Problems. ru . 3. Образовательный портал для подготовки к экзаменам.
Урок и презентация на тему: "Тригонометрическая функция числового аргумента, определение, тождества"
Уважаемые пользователи, не забывайте оставлять свои комментарии, отзывы, пожелания. Все материалы проверены антивирусной программой.
Алгебраические задачи с параметрами, 9–11 классы
Программная среда "1С: Математический конструктор 6.1"
1. Определение числового аргумента.
2. Основные формулы.
3. Тригонометрические тождества.
4. Примеры и задачи для самостоятельного решения.Определение тригонометрической функции числового аргумента
Ребята, мы знаем что такое синус, косинус, тангенс и котангенс.
Давайте посмотрим, можно ли через значения одних тригонометрических функций найти значения других тригонометрических функций?
Определим тригонометрическую функцию числового элемента, как:
$y= sin(t)$, $y= cos(t)$, $y= tg(t)$, $y= ctg(t)$.
$sin^2(t)+cos^2(t)=1$. Кстати, как называется эта формула?
$ctg(t)=\frac{cos(t)}{sin(t)}$, при $t≠πk$.Тригонометрические тождества
Мы знаем основное тригонометрическое тождество: $sin^2(t)+cos^2(t)=1$.
Ребята, давайте обе части тождества разделим на $cos^2(t)$.
Получим: $\frac{sin^2(t)}{cos^2(t)}+\frac{cos^2(t)}{cos^2(t)}=\frac{1}{cos^2(t)}$.
Преобразуем: $(\frac{sin(t)}{cos(t)})^2+1=\frac{1}{cos^2(t)}.$
У нас получается тождество: $tg^2(t)+1=\frac{1}{cos^2(t)}$, при $t≠\frac{π}{2}+πk$.
Получим: $\frac{sin^2(t)}{sin^2(t)}+\frac{cos^2(t)}{sin^2(t)}=\frac{1}{sin^2(t)}$.
Преобразуем: $1+(\frac{cos(t)}{sin(t)})^2=\frac{1}{sin^2(t)}.$
У нас получается новое тождество, которое стоит запомнить:
$ctg^2(t)+1=\frac{1}{sin^2(t)}$, при $t≠πk$.
Эти формулы используются, если по какому-то известному значению тригонометрической функции требуется вычислить значение другой функции.Решение примеров на тригонометрические функции числового аргумента
Пример 1.
Тогда $sin^2(t)=1-cos^2(t)$.
$sin^2(t)=1-(\frac{5}{7})^2=1-\frac{25}{49}=\frac{49-25}{49}=\frac{24}{49}$.
$sin(t)=±\frac{\sqrt{24}}{7}=±\frac{2\sqrt{6}}{7}$.
$tg(t)=±\sqrt{\frac{1}{cos^2(t)}-1}=±\sqrt{\frac{1}{\frac{25}{49}}-1}=±\sqrt{\frac{49}{25}-1}=±\sqrt{\frac{24}{25}}=±\frac{\sqrt{24}}{5}$.
$ctg(t)=±\sqrt{\frac{1}{sin^2(t)}-1}=±\sqrt{\frac{1}{\frac{24}{49}}-1}=±\sqrt{\frac{49}{24}-1}=±\sqrt{\frac{25}{24}}=±\frac{5}{\sqrt{24}}$.
$tg^2(t)+1=\frac{1}{cos^2(t)}$.
Тогда $\frac{1}{cos^2(t)}=1+\frac{25}{144}=\frac{169}{144}$.
Получаем, что $cos^2(t)=\frac{144}{169}$.
Тогда $cos^2(t)=±\frac{12}{13}$, но $0
Получаем: $sin(t)=tg(t)*cos(t)=\frac{5}{12}*\frac{12}{13}=\frac{5}{13}$.
$ctg(t)=\frac{1}{tg(t)}=\frac{12}{5}$.Задачи для самостоятельного решения
1. $tg(t) = -\frac{3}{4}$, найти $sin(t)$; $cos(t)$; $ctg(t)$, при всех $\frac{π}{2}
4. $cos(t) = \frac{12}{13}$, найти $sin(t)$; $tg(t)$; $ctg(t)$ для всех $t$.
1. Тема урока, введение
2. Напоминание: определение тригонометрических функций
3. Основные тригонометрические формулы
связь между тангенсом и котангенсом.
4. Четность тригонометрических функций
функция нечетна.
функция четна.
5. Знаки тригонометрических функций в четвертях
6. Вывод, заключение