Тригонометричні функції

Тригонометричні функції
Досліджується в тригонометрія
Апроксимаційний алгоритм CORDIC
Підтримується Вікіпроєктом Вікіпедія:Проєкт:Математика
Обернений елемент обернені тригонометричні функції
CMNS: Тригонометричні функції у Вікісховищі

Тригонометри́чні фу́нкції — функції кута. Вони можуть бути визначені як відношення двох сторін та кута трикутника або як відношення координат точок кола. Відіграють важливу роль при дослідженні періодичних функцій та багатьох об'єктів. Наприклад, при дослідженні рядів, диференціальних рівнянь.

Наведемо шість базових тригонометричних функцій. Останні чотири визначаються через перші дві. Іншими словами, вони є означеннями, а не самостійними сутностями.

  • синус ();
  • косинус ();
  • тангенс ();
  • котангенс ();
  • секанс ();
  • косеканс ();

Означення

Геометричне визначення

Визначення кутів за допомогою прямокутного трикутника.
Визначення тригонометричних функцій на одиничному колі.

Тригонометричні функції можна визначити розглянувши прямокутний трикутник.
Косинусом кута називається відношення довжини прилеглого катета до довжини гіпотенузи:

Синусом кута називається відношення довжини протилежного катета до довжини гіпотенузи:

Тангенсом кута називається відношення довжини протилежного катета до довжини прилеглого катета:

Котангенсом кута називається відношення довжини прилеглого катета до довжини протилежного катета:

Аналогічним чином можна визначити тригонометричні функції на колі з одиничним радіусом.

Один період функцій та

та — це періодичні функції із періодом ,
та мають період

Співвідношення, наведені нижче, дозволяють виразити значення тригонометричних функцій від довільного дійсного арґументу через значення функцій для аргументу з інтервалу

Основні співвідношення

Наступне співвідношення випливає із теореми Піфагора:

Теореми додавання та формули для кратних кутів

Формули для функцій суми кутів

З основного співвідношення

отримуємо

Формули для функцій подвійних кутів

Формули для функцій потрійних кутів

Формули для функцій половинних кутів

Формули для суми функцій кута

Формула для суми будь-якої кількості синусів кутів із їх зсувом і отримання однієї функції кута:

Загальні формули для функцій кратних кутів

Якщо є цілим додатним числом, то

Загальні формули для степенів функцій

Якщо n є цілим непарним числом, то

Якщо n є цілим парним числом, то

Розклади в ряд Тейлора

Існують такі розклади в ряд Тейлора тригонометричних функцій:

де

n-те перетворення Бустрофедона,
числа Бернуллі, та
числа Ейлера.



Зв'язок з експонентою та комплексними числами

Використовуючи вищенаведені розклади в ряди Тейлора можна показати, що функції та є уявною та дійсною частинами експоненти чисто уявного числа:

Це співвідношення називається формулою Ейлера.

Можна визначити тригонометричні функції комплексної змінної z:

де , а та — відповідно гіперболічні синус та косинус. Для дійсного мають місце співвідношення

Комплексний синус
Комплексний косинус
Комплексний тангенс

Диференціювання та інтегрування

Зв'язок з диференціальним рівнянням

Функції та є розв'язками диференціального рівняння гармонічних коливань

Властивості та застосування

Теорема синусів

Теорема синусів стверджує, що для довільного трикутника зі сторонами , , і та кутами, що протилежні тим сторонам , і :

де — це площа трикутника, або, еквівалентно,

де — це радіус кола, що описує трикутник.

Фігура Ліссажу, фігура утворена на основі тригонометричної функції.

Це можна довести розділивши трикутник на два прямокутних трикутники, і використовуючи визначення синуса. Теорема синусів корисна для розрахунку довжин невідомих сторін трикутника, при відомих двох кутах і довжині однієї з його сторін. Ця ситуація є типовою для задачі триангуляції, техніки визначення невідомих відстаней шляхом вимірювання двох кутів із двох точок на доступній відомій відстані.

Теорема косинусів

Теорема косинусів є узагальненням теореми Піфагора:

або еквівалентно,

В цій формулі кут є протилежним до сторони . Цю теорему можна довести розділивши трикутник на два прямокутних трикутники та застосувавши теорему Піфагора.

Теорему косинусів можна застосувати для визначення сторони трикутника, якщо відомі довжини двох сторін і кут між ними. Також її можна застосувати для визначення косинуса кута (і відповідно значення самого кута) якщо відомі довжини всіх сторін трикутника.

Теорема тангенсів

Докладніше: Теорема тангенсів

Всі наступні вирази формулюють теорему тангенсів[1]

Пояснення цих формул на словах було б громіздким, але закономірності сум і різниць для довжин сторін і відповідних протилежних кутів видно із теореми.

Теорема котангенсів

Якщо

(радіус вписаного кола в трикутник)

і

(напівпериметр трикутника),

тоді всі наступні формули описують теорему котангенсів[1]

Звідси випливає, що

На словах теорема полягає в тому, що котангенс половинного кута дорівнює відношенню напівпериметра від якого віднято сторону протилежну заданому куту, до радіуса вписаного кола.

Періодичні функції

Анімація адитивного синтезу[en] меандру із збільшенням кількості гармонік
Синусоїдальні базисні функції (знизу) можуть сформувати пилоподібну хвилю (зверху), якщо їх додати між собою. Всі базові функції матимуть вузли, що збігаються з вузлами пилоподібної хвилі, і всі крім основної () матимуть додаткові вузли. Коливання, які відбуваються біля краю зубця при великих значеннях k називаються явищем Гіббса[en]

Тригонометричні функції також мають важливе застосування у фізиці. Функції синуса і косинуса, наприклад, використовують для описання гармонічних коливань, які моделюють багато природних явищ, такі як рух маси закріпленої на пружині, і для малих кутів, рух маятника для маси що висить на нитці. Функції синуса і косинуса є одновимірними проєкціями рівномірного кругового руху.

Тригонометричні функції також довели свою користь при вивченні загальних періодичних функцій. Характерна хвильова структура періодичних функцій корисна для моделювання явищ, таких як звукові або світлові хвилі.[2]

В загальних умовах, періодичну функцію можна виразити у вигляді суми синусних або косинусних хвиль за допомогою Ряду Фур'є.[3] Позначивши синусні або косинусні базисні функції як , розкладання періодичної функції буде мати наступну форму:

Наприклад, квадратну хвилю (меандр) можна записати у вигляді ряду Фур'є

В анімації квадратної хвилі праворуч можна побачити, що лише декілька термів вже досить аби створити добру апроксимацію квадратної форми хвилі. Суперпозицію декількох термів в розкладанні пилоподібної хвилі можна побачити знизу під тим малюнком.

Див. також

Примітки

  1. а б The Universal Encyclopaedia of Mathematics, Pan Reference Books, 1976, page 529-530. English version George Allen and Unwin, 1964. Translated from the German version Meyers Rechenduden, 1960.
  2. Farlow, Stanley J. (1993). Partial differential equations for scientists and engineers (вид. Reprint of Wiley 1982). Courier Dover Publications. с. 82. ISBN 978-0-486-67620-3. Архів оригіналу за 20 березня 2015. {{cite book}}: Cite має пустий невідомий параметр: |df= (довідка)
  3. Див. приклад, Folland, Gerald B. (2009). Convergence and completeness. Fourier Analysis and its Applications (вид. Reprint of Wadsworth & Brooks/Cole 1992). American Mathematical Society. с. 77ff. ISBN 978-0-8218-4790-9. Архів оригіналу за 12 червня 2019. Процитовано 23 лютого 2019. {{cite book}}: Cite має пустий невідомий параметр: |df= (довідка)

Джерела

Посилання

Read other articles:

Film genre James Cagney in Angels with Dirty Faces (1938) A gangster film or gangster movie is a film belonging to a genre that focuses on gangs and organized crime. It is a subgenre of crime film, that may involve large criminal organizations, or small gangs formed to perform a certain illegal act. The genre is differentiated from Westerns and the gangs of that genre. Overview The American Film Institute defines the genre as centered on organized crime or maverick criminals in a twentieth ce...

 

京津冀及周边地区大气污染防治领导小组 1999年规定:印章直径5厘米,中央刊五角星,由国务院制发。 主要领导 组长 韩正(国务院副总理) 副组长(4) 李干杰(生态环境部部长)陈吉宁(北京市市长)张国清(天津市市长)许勤(河北省省长) 办公室主任 赵英民(生态环境部副部长) 机构概况 上级机构 中华人民共和国国务院 机构类型 国务院议事协调机构 办事机构 京

 

International athletics championship eventSenior men's race at the 1993 IAAF World Cross Country ChampionshipsOrganisersIAAFEdition21stDateMarch 28Host cityAmorebieta, Euskadi, Spain VenueJaureguibarría CourseEvents1Distances11.75 km – Senior menParticipation236 athletes from 45 nations← 1992 Boston 1994 Budapest → The Senior men's race at the 1993 IAAF World Cross Country Championships was held in Amorebieta, Spain, at the Jaureguibarría Course on March 28, 1993. A report on ...

37°43′17.19″N 140°21′48.51″E / 37.7214417°N 140.3634750°E / 37.7214417; 140.3634750 Fukushima Azuma Baseball StadiumLocationFukushima, JapanCapacity30,000Opened1986 Fukushima Azuma Baseball Stadium is a multi-purpose stadium in Fukushima, Japan. It is currently used mostly for baseball matches. The stadium was originally opened in 1986 and has a capacity of 30,000 spectators.[1] It was the baseball and softball venue for tournament opening matches a...

 

Pour les articles homonymes, voir Traité de Londres. Convention de Londres En hachuré, les territoires rendus à l'Empire ottoman par l'Égypte (Hedjaz et le Levant)Convention pour la pacification au Levant Type de traité Traité de paix Données clés Signé 15 juillet 1840Londres, Royaume-Uni Parties Signataires Empire ottoman Royaume-Uni Empire russe Empire d'Autriche Royaume de Prusse modifier Le traité de Londres ou convention de Londres est un accord signé le 15 juillet 1840 p...

 

Brigham Municipio BrighamLocalización de Brigham en Quebec Coordenadas 45°15′N 72°51′O / 45.25, -72.85Entidad Municipio • País  Canadá • Provincia  Quebec • Región Montérégie • MRC Brome-MissisquoiEventos históricos   • Creación 1 de julio de 1855[1]​Superficie   • Total 87.08 km²Población (2011)   • Total 2457 hab.[2]​ • Densidad 25,81 hab/km²Huso horario UT...

Miladia RahmaPekerjaanPembawa acara, pembaca berita Miladia Rahma (lahir 24 Januari 1988) adalah pembawa acara berita Indonesia. Ia menjadi anchor dalam program berita Redaksi. Dia mulai bekerja di Transmedia sejak tahun 2010 dimana awalnya ia difungsikan sebagai penyiar Trans7, dan saat ini ia menjadi penyiar di CNN Indonesia yang masih satu kepemilikan dengan Trans7. Miladia adalah alumni dari Universitas Indonesia pada tahun 2009. Di Redaksi, ia membawakan berita Redaksi Malam, dan kemudia...

 

« Juppé » redirige ici. Pour son épouse, voir Isabelle Juppé. Alain Juppé Alain Juppé en 2015. Fonctions Membre du Conseil constitutionnel français En fonction depuis le 12 mars 2019(4 ans, 8 mois et 23 jours) Président Laurent Fabius Prédécesseur Lionel Jospin Maire de Bordeaux 13 octobre 2006 – 7 mars 2019(12 ans, 4 mois et 22 jours) Élection 13 octobre 2006 Réélection 14 mars 200828 mars 2014 Prédécesseur Hugues Martin Successeur Ni...

 

This article does not cite any sources. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Fallbach Inn, Innsbruck – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (December 2009) (Learn how and when to remove this template message) River in Tyrol, AustriaFallbachBird's-eye view of mouthLocationCountryAustriaStateTyrolPhysical characteristicsSource  &...

Teatro de Dodona. Ubicación del teatro dentro del complejo de edificios del Santuario de Dodona. El teatro griego de Dodona es un teatro clásico construido en la Antigua Grecia durante el reinado de Pirro (318 a. C.-272 a. C.) Ubicación El teatro está situado dentro del Santuario de Dodona, que se encuentra en la región de Epiro, al pie del monte Tomaros, en los montes Pindo, cerca de la actual frontera de Grecia y Albania, en una zona montañosa que dominaron y contr...

 

リアル、リヤル、リヤール (アラビア語: ريال‎ riyāl; ペルシア語: ریال‎ riyāl; 英語: rial, riyal) は通貨単位。いくつかの中東諸国で使われている。 名称 アラビア語では「ريال‎」で一定である。日本語や英語などの音写は一定しないが、国によっておおよその慣習がある。 この通貨名はイランでも使...

 

First-person shooter video game franchise This article is about the video game series. For its first release, see Far Cry (video game). For the film, see Far Cry (film). For other uses, see Far Cry (disambiguation). Video game seriesFar CryGenre(s)First-person shooterDeveloper(s)Crytek (2004)Ubisoft Montreal (2005–2019)Ubisoft Toronto (2019–)Publisher(s)UbisoftPlatform(s)Microsoft WindowsXboxXbox 360WiiArcadePlayStation 3PlayStation 4Xbox OneGoogle StadiaAmazon LunaXbox Series X/SPlayStat...

2016 Nepalese filmClassicTheatrical PosterDirected byDinesh RautWritten byChhetan GurungProduced bySubas GiriStarringAaryan Sigdel Namrata Shrestha Priyanka Karki Shishir Rana Dayahang RaiEdited bySurendra PoudelMusic byShailesh Shrestha Rohit Shakya ProductioncompanySubash EntertainmentRelease date February 12, 2016 (2016-02-12)[1] Running time138 minutesCountryNepalLanguageNepaliBudget1.25 crores[citation needed]Box office4.10 crores[citation needed] C...

 

Overview of the exploration of Io, Jupiter's innermost Galilean and third-largest moon Painting illustrating a flyby of Io by the Galileo spacecraft The exploration of Io, Jupiter's innermost Galilean and third-largest moon, began with its discovery in 1610 and continues today with Earth-based observations and visits by spacecraft to the Jupiter system. Italian astronomer Galileo Galilei was the first to record an observation of Io on January 8, 1610, though Simon Marius may have also observe...

 

This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) This article includes a list of references, related reading, or external links, but its sources remain unclear because it lacks inline citations. Please help to improve this article by introducing more precise citations. (April 2023) (Learn how and when to remove this template message) This article relies largely or entirely on a single sour...

South Korean close protection agency Presidential Security Service대통령경호처Daetongryeong Gyeonghocheo yomTaet'ongryŏng K'yŏnghochŏAgency overviewFormed1963; 60 years ago (1963)Superseding agencyKyong Mu Dae Presidential Security Police (first)Blue House Presidential Police (second)TypeIndependentJurisdictionGovernment of South KoreaHeadquartersPresidential Residence, SeoulEmployeesClassifiedAnnual budgetClassifiedAgency executivesKim Yong-hyun, ChiefKim Jongchul,...

 

Namibian actress, screenwriter, film producer Girley JazamaJazama at the 2023 Berlin International Film FestivalBornNamibiaOccupationActress • Film producer • ScreenwriterYears active2005 - dateKnown forBaxu and the Giants (2019)The White Line (2019) Girley Charlene Jazama is Namibian actress, scriptwriter and film producer.[1] Career Jazama's film and theatre productions career has been on since about 2005. She became the second Namibian to be nominated in the Sotigui A...

 

Species of pigeon endemic to Indonesia Wallace's fruit dove Conservation status Least Concern (IUCN 3.1)[1] Scientific classification Domain: Eukaryota Kingdom: Animalia Phylum: Chordata Class: Aves Order: Columbiformes Family: Columbidae Genus: Ptilinopus Species: P. wallacii Binomial name Ptilinopus wallaciiGray, 1858 Wallace's fruit dove (Ptilinopus wallacii) is a species of bird in the pigeon family Columbidae. The name commemorates the British naturalist Alfred Russel W...

Web directory This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Yahoo! Directory – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (January 2008) (Learn how and when to remove this template message) Yahoo! DirectoryType of siteWeb directoryOwnerYahoo!URLArchived November 22, 2014, at the Wayback MachineCommercialy...

 

Artikel ini perlu diwikifikasi agar memenuhi standar kualitas Wikipedia. Anda dapat memberikan bantuan berupa penambahan pranala dalam, atau dengan merapikan tata letak dari artikel ini. Untuk keterangan lebih lanjut, klik [tampil] di bagian kanan. Mengganti markah HTML dengan markah wiki bila dimungkinkan. Tambahkan pranala wiki. Bila dirasa perlu, buatlah pautan ke artikel wiki lainnya dengan cara menambahkan [[ dan ]] pada kata yang bersangkutan (lihat WP:LINK untuk keterangan lebih lanjut...

 

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!