Синус и косинус, тангенс и котангенс угла
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):
Основные соотношения для синуса, косинуса, тангенса и котангенса
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 прочерка в таблице. При соответствующих значениях углов тангенс и котангенс не существуют.
Разберем несколько задач
1. В треугольнике угол
равен
,
. Найдите
.
Задача решается за четыре секунды.
Поскольку ,
.
2. В треугольнике угол
равен
,
,
. Найдите
.
Имеем:
Отсюда
Найдем по теореме Пифагора.
Задача решена.
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.
Контрольные вопросы
- Что называют синусом острого угла?
Синус острого угла в прямоугольном треугольнике — это отношение противолежащего катета к гипотенузе:
2. Что называют косинусом острого угла?
Косинус острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение прилежащего катета к гипотенузе:
- Что называют тангенсом острого угла?
Тангенс острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение противолежащего катета к прилежащему:
- Что называют котангенсом острого угла?
Котангенс острого угла в прямоугольном треугольнике — отношение прилежащего катета к противолежащему (или, что то же самое, отношение косинуса к синусу):
- Назовите два основных соотношения для углов в
и
или с углами
и
.
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.