| Sekans, kosekans, kotangens | |
|---|---|
| Trigonomeetria põhiseos | |
| Jagatud suurusega cos²θ | |
| Jagatud suurusega sin²θ |
Õppetund
Teooria — Sekans, kosekans, kotangens ja Pythagorase samasused
Sekans, kosekans ja kotangens on sec θ = 1/cos θ, csc θ = 1/sin θ ja cot θ = cos θ/sin θ; igaüks neist on määratud seal, kus tema nimetaja ei ole null. Pythagorase samasused sin²θ + cos²θ = 1, 1 + tan²θ = sec²θ ja 1 + cot²θ = csc²θ kehtivad iga nurga korral, kus mõlemad pooled on määratud.
Kust valem tuleb
- Alusta ringjoonest. Punkt P = (cos θ, sin θ) on iga nurga korral punktist O kaugusel 1, seega cos²θ + sin²θ = 1 igas veerandis. Ruudud märke ei näe, ja seepärast annab sama võrrandi ka kolmnurk kaatetitega |cos θ| ja |sin θ|.
- Jaga suurusega cos²θ või sin²θ. Kumbki jagamine on lubatud täpselt seal, kus uued funktsioonid on määratud.
- Võta ruutjuur ja vali siis märk. Samasus annab tundmatu ruudu ja määrab seega absoluutväärtuse; märgi määrab veerand.
- Eeldab
- Iga samasus kehtib ainult seal, kus selle funktsioonid on määratud: teine ei kehti 90° paaritute kordsete korral, kolmas 180° kordsete korral.
Ülesanded täielikult lahendatud
-
Antud on nürinurga siinus 2 sammu
sin θ = 3/5 ja θ on nürinurk. Leia ülejäänud viie funktsiooni täpsed väärtused.
-
Nürinurk asub II veerandis, kus koosinus on negatiivne. Seosest sin²θ + cos²θ = 1:
-
Ülejäänud neli on jagatised ja pöördväärtused:
Vastus
cos θ = −4/5, tan θ = −3/4, sec θ = −5/4, csc θ = 5/3, cot θ = −4/3.
-
-
Tangensist sekansini 2 sammu
tan θ = −12/5 ja 270° < θ < 360°. Leia sec θ, cos θ ja sin θ.
Näita lahendust
-
IV veerandis on koosinus positiivne, seega ka sekans. Seosest 1 + tan²θ = sec²θ:
-
Siis on cos θ pöördväärtus ja sin θ = tan θ · cos θ:
Vastus
sec θ = 13/5 = 2,6, cos θ = 5/13 ≈ 0,3846, sin θ = −12/13 ≈ −0,9231.
-
-
Kotangensist kosekansini 2 sammu
cot θ = 3/4 ja 180° < θ < 270°. Leia csc θ, sin θ ja cos θ.
Näita lahendust
-
III veerandis on siinus negatiivne, seega ka kosekans. Seosest 1 + cot²θ = csc²θ:
-
Siis on sin θ pöördväärtus ja cos θ = cot θ · sin θ:
Vastus
csc θ = −5/4, sin θ = −4/5, cos θ = −3/5.
-
-
Täpsed väärtused 30° juures 3 sammu
Leia sec 30°, csc 30° ja cot 30° täpsed väärtused.
Näita lahendust
-
Pool võrdkülgsest kolmnurgast küljega 2 on kolmnurk külgedega 1, √3 ja 2, seega
-
Võta pöördväärtused ja vabasta nimetaja juurest:
-
Kontroll teise samasusega:
Vastus
sec 30° = 2√3/3 ≈ 1,1547, csc 30° = 2, cot 30° = √3 ≈ 1,7321.
-
-
Lihtsustamine kahe samasusega 2 sammu
Lihtsusta avaldis (1 − cos²θ)(1 + cot²θ).
Näita lahendust
-
Kumbki sulg on ühe samasuse üks pool; asenda see teise poolega:
-
ja csc θ = 1/sin θ:
Vastus
1 iga nurga korral, mis ei ole 180° kordne; seal ei ole cot θ määratud.
-
-
Tõestus tegurdatud samasusega 3 sammu
Näita, et 1/(sec θ − tan θ) = sec θ + tan θ, ja kontrolli seda nurga θ = 60° korral.
Näita lahendust
-
Korruta lugejat ja nimetajat avaldisega sec θ + tan θ:
-
Seose 1 + tan²θ = sec²θ tõttu on nimetaja 1:
-
60° juures on sec θ = 2 ja tan θ = √3:
Vastus
Mõlemad pooled on võrdsed kõikjal, kus nad on määratud; 60° juures on mõlemad 2 + √3 ≈ 3,7321.
-
-
Väärtus, mida ükski nurk ei anna 2 sammu
Leia kõik nurgad, mille korral sec θ = 1/2.
Näita lahendust
-
sec θ = 1/2 tähendaks, et
-
kuid cos θ on raadiusega 1 ringjoone punkti koordinaat, seega |cos θ| ≤ 1 ja järelikult
Vastus
Selliseid nurki ei ole: sec θ ja csc θ ei võta kunagi väärtust, mis on rangelt −1 ja 1 vahel. Näide lükkab 1/2 tagasi ja jätab θ väärtuseks 60°, kus pöördväärtus käib teistpidi: cos θ = 1/2 ja sec θ = 2.
-
-
Parameetri elimineerimine 2 sammu
Kõver on antud võrranditega x = 3 sec t, y = 2 tan t. Leia selle võrrand ristkoordinaatides.
Näita lahendust
-
Avalda mõlemad funktsioonid:
-
ja asenda need seosesse sec²t − tan²t = 1:
Vastus
x²/9 − y²/4 = 1, hüperbool. Kuna |sec t| ≥ 1, on selle igas punktis |x| ≥ 3.
-
Õpitee
Trigonomeetrilised samasused ja võrrandid
Allikad (2)
- The reciprocal identities and the three Pythagorean identities, sin²θ + cos²θ = 1, 1 + tan²θ = sec²θ and 1 + cot²θ = csc²θ (OpenStax lists the last two in the other order): J. Abramson, Precalculus 2e, OpenStax (2021), section 7.1, “Simplifying and Verifying Trigonometric Identities”.
- Insight block 1: Fincke's Geometriae rotundi (1583) “introduces the terms ‘tangents’ and ‘secants’”: J. J. O'Connor and E. F. Robertson, “Thomas Fincke”, MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews (last updated January 2012).