| Arkussiinus | |
|---|---|
| Arkuskoosinus | |
| Arkustangens | |
| Siinuse pöördtehe |
Õppetund
Teooria — Trigonomeetrilised pöördfunktsioonid
Trigonomeetrilised pöördfunktsioonid sin⁻¹ x, cos⁻¹ x ja tan⁻¹ x (tähistatakse ka arcsin, arccos ja arctan) annavad kindlast vahemikust ainsa nurga ehk peaväärtuse, mille siinus, koosinus või tangens on x. Märk −1 tähistab siin pöördfunktsiooni, mitte astendajat: sin⁻¹ x ei tähenda 1/sin x.
Kust valem tuleb
- Siinus ei ole üksühene. Üks ja sama siinuse väärtus kuulub lõpmata paljudele nurkadele, mistõttu „nurk, mille siinus on ½“ ei määra ühtki kindlat nurka enne, kui pole tehtud valikut.
- Kitsenda ja alles siis pööra. Lõigus −π/2 kuni π/2 kasvab siinus väärtusest −1 väärtuseni 1 ja läbib iga väärtuse täpselt ühe korra, mistõttu seal saabki rääkida pöördfunktsioonist. Samal põhjusel piiratakse koosinust vahemikuga 0 ≤ y ≤ π ja tangensit vahemikuga −π/2 < y < π/2.
- Pööramine toimib vaid ühes suunas. Seos sin(sin⁻¹ x) = x kehtib iga lubatud x korral, kuid sin⁻¹(sin θ) annab tulemuseks nurga θ vaid siis, kui θ juba asub selles vahemikus. Vastasel juhul annab see lubatud vahemikust selle nurga, mille siinus on sama.
- Liitfunktsioonid tulevad täisnurkselt kolmnurgalt. Võta y = sin⁻¹ x, millest sin y = x. Pythagorase teoreem annab teise kaateti ning funktsiooni vahemik määrab selle märgi.
- Eeldab
- Funktsioonid sin⁻¹ ja cos⁻¹ on määratud vaid lõigus −1 ≤ x ≤ 1; tan⁻¹ on määratud kõigi reaalarvude hulgal.
Ülesanded täielikult lahendatud
-
Negatiivne siinus 2 sammu
Leia sin⁻¹(−1/2) täpne väärtus.
-
Vastus peab jääma arkussiinuse vahemikku:
-
Nurga π/6 siinus on 1/2 ning siinusfunktsioon on paaritu, seega on vahemikku kuuluv nurk −π/6:
Vastus
sin⁻¹(−1/2) = −π/6. Nurkadel 7π/6 ja 11π/6 on küll sama siinus, kuid need jäävad vahemikust välja.
-
-
Negatiivne koosinus 2 sammu
Leia cos⁻¹(−√3/2) täpne väärtus.
Näita lahendust
-
Peaväärtuste vahemik on 0 kuni π ning vastav teravnurk on π/6:
-
Lubatud vahemikus on koosinus negatiivne üksnes pärast nurka π/2, seega on otsitav nurk π − π/6:
Vastus
cos⁻¹(−√3/2) = 5π/6.
-
-
Arkustangens 2 sammu
Leia tan⁻¹(−√3) täpne väärtus.
Näita lahendust
-
tan⁻¹ on määratud kõigi reaalarvude korral ja annab vastuseid rangelt vahemikust −π/2 kuni π/2:
-
tan(π/3) = √3 ja tangens on paaritu funktsioon:
Vastus
tan⁻¹(−√3) = −π/3.
-
-
Millised väärtused on olemas 2 sammu
Millised avaldistest sin⁻¹ 1,5, cos⁻¹(−1,2) ja tan⁻¹ 1,5 on määratud? Arvuta need, mis on olemas.
Näita lahendust
-
Siinus ja koosinus on ühikringjoone punkti koordinaadid, mistõttu võtavad sin⁻¹ ja cos⁻¹ sisendiks vaid väärtusi vahemikust −1 kuni 1:
-
Tangens võib omandada mis tahes reaalarvulise väärtuse, seega on tan⁻¹ 1,5 olemas. Kuna see pole tabelinurk, leiame selle taskuarvutiga radiaanides:
Vastus
Määratud on vaid tan⁻¹ 1,5 ≈ 0,9828, ligikaudu 56,3099°. Avaldised sin⁻¹ 1,5 ja cos⁻¹(−1,2) pole määratud.
-
-
Siinuse pööramine väljaspool vahemikku 2 sammu
Leia sin⁻¹(sin 5π/6).
Näita lahendust
-
5π/6 jääb vahemikust välja, seega ei saa vastus olla 5π/6:
-
Nurgal π − θ on sama siinus mis nurgal θ ning π − 5π/6 asub lubatud vahemikus:
Vastus
sin⁻¹(sin 5π/6) = π/6.
-
-
Koosinuse pööramine väljaspool vahemikku 2 sammu
Leia cos⁻¹(cos 4π/3).
Näita lahendust
-
4π/3 on suurem kui π ehk asub väljaspool vahemikku:
-
Nurgal 2π − θ on sama koosinus mis nurgal θ, sest koosinus on paaris ja perioodiga 2π, ning 2π − 4π/3 kuulub vahemikku:
Vastus
cos⁻¹(cos 4π/3) = 2π/3.
-
-
Liitfunktsioon negatiivse sisendiga 3 sammu
Leia tan(cos⁻¹(−3/5)) täpne väärtus.
Näita lahendust
-
Tähistame nurga tähega y. Kuna selle koosinus on −3/5, jääb nurk vahemiku tõttu teise veerandisse ehk üle π/2:
-
Siinus on seal positiivne, mistõttu seosest sin²y + cos²y = 1
-
ning valemist tan y = sin y / cos y:
Vastus
tan(cos⁻¹(−3/5)) = −4/3.
-
-
Liitfunktsioon muutuja x kaudu 3 sammu
Avalda cos(sin⁻¹ x) muutuja x kaudu ja kontrolli seda kohal x = −3/5.
Näita lahendust
-
Olgu see nurk y. Funktsiooni sin⁻¹ vahemik hoiab nurga y vahemikus −π/2 kuni π/2, kus koosinus pole kunagi negatiivne:
-
seega võtame ruutjuure ees positiivse märgi:
-
Kohal x = −3/5:
Vastus
cos(sin⁻¹ x) = √(1 − x²), ilma märgita ±, iga x korral lõigus −1 kuni 1.
-
-
Võrrand pöördfunktsiooniga 2 sammu
Lahenda võrrand cos⁻¹ x = 2π/3 ja seejärel cos⁻¹ x = −π/3.
Näita lahendust
-
Võtame mõlemast poolest koosinuse. Kuna 2π/3 kuulub vahemikku, on see ainus lahend:
-
cos⁻¹ ei anna kunagi tulemust −π/3, sest see jääb vahemikust välja:
Vastus
Esimese lahend on x = −1/2; teisel lahend puudub. cos(−π/3) = 1/2, kuid cos⁻¹(1/2) = π/3.
-
Lisaülesanded, ainult vastustega
-
Leia tan⁻¹(tan 2π/3).
Näita vastust
−π/3, mis on 2π/3 − π.
-
Leia cos⁻¹(cos(−2π/5)).
Näita vastust
2π/5, sest koosinus on paaris funktsioon.
-
Leia sin⁻¹(sin 4), kus 4 on radiaanides.
Näita vastust
π − 4 ≈ −0,8584, sest 4 jääb väärtuste π/2 ja 3π/2 vahele.
-
Leia sin(cos⁻¹(−12/13)) täpne väärtus.
Näita vastust
5/13: nurk on suurem kui π/2, kus siinus on positiivne.
-
Avalda tan(sin⁻¹ x) muutuja x kaudu.
Näita vastust
x/√(1 − x²), kui −1 < x < 1.
-
Näita, et sin⁻¹ x + cos⁻¹ x = π/2, kui −1 ≤ x ≤ 1, ja kontrolli seda kohal x = −1/2.
Näita vastust
Kui y = sin⁻¹ x, siis cos(π/2 − y) = sin y = x ning π/2 − y jääb vahemikku 0 kuni π, seega π/2 − y = cos⁻¹ x.
Õpitee
Trigonomeetrilised samasused ja võrrandid
Allikad (1)
- The domains and principal ranges of sin⁻¹, cos⁻¹ and tan⁻¹, sin⁻¹(sin x) = x only for −π/2 ≤ x ≤ π/2, the warning that sin⁻¹ x is not 1/sin x, and compositions such as cos(sin⁻¹ x) by a right triangle: J. Abramson, Precalculus 2e, OpenStax (2021), section 6.3, “Inverse Trigonometric Functions”.