Геометрия · 9 класс · урок 1 из 3 · Атанасян, «Геометрия 7–9», гл. XI, § 1

Синус, косинус, тангенс угла от 0° до 180°

Выход к заданиям: ОГЭ №15, ОГЭ №19, ОГЭ №23, ОГЭ №25, ЕГЭ №1, ЕГЭ №2, ЕГЭ №15, ЕГЭ №18

Сначала нужно знать
Уравнения окружности и прямой
Зачем этот урок
Тригонометрия тупых углов нужна для площади треугольника и теорем синусов и косинусов (ОГЭ №15, №23)
Дальше
Теорема синусов и теорема косинусов
Теоремы синусов и косинусов · урок 1
Синус, косинус, тангенс угла от 0° до 180°
Единичная полуокружность и формулы приведения
Определение через полуокружность
xyA(1; 0)B(−1; 0)C(0; 1)M(x; y)DαO
  • Единичная полуокружность — полуокружность радиуса 11 с центром в начале координат в I и II четвертях. Луч hh из OO под углом α\alpha к оси OxOx пересекает её в точке M(x;y)M(x; y).
  • Для острого α\alpha из прямоугольного △DOM\triangle DOM: sin⁡α=MDOM=y\sin\alpha = \dfrac{MD}{OM} = y, cos⁡α=ODOM=x\cos\alpha = \dfrac{OD}{OM} = x.
  • Для любого угла 0∘≤α≤180∘0^\circ \le \alpha \le 180^\circ по определению sin⁡α=y\sin\alpha = y, cos⁡α=x\cos\alpha = x — ордината и абсцисса точки MM. Отсюда 0≤sin⁡α≤10 \le \sin\alpha \le 1, −1≤cos⁡α≤1-1 \le \cos\alpha \le 1.
  • sin⁡0∘=0\sin 0^\circ = 0, sin⁡90∘=1\sin 90^\circ = 1, sin⁡180∘=0\sin 180^\circ = 0;  cos⁡0∘=1\ \cos 0^\circ = 1, cos⁡90∘=0\cos 90^\circ = 0, cos⁡180∘=−1\cos 180^\circ = -1. У тупого угла косинус отрицателен.
Тангенс, тождество, формулы приведения
  • Тангенс: tg⁡α=sin⁡αcos⁡α\operatorname{tg}\alpha = \dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha} (α≠90∘\alpha \ne 90^\circ); tg⁡0∘=tg⁡180∘=0\operatorname{tg} 0^\circ = \operatorname{tg} 180^\circ = 0, при 90∘90^\circ не определён.
  • Основное тождество sin⁡2α+cos⁡2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1 — точка MM лежит на окружности x2+y2=1x^2 + y^2 = 1. Теперь оно верно для всех 0∘≤α≤180∘0^\circ \le \alpha \le 180^\circ.
  • Формулы приведения: sin⁡(90∘−α)=cos⁡α\sin(90^\circ - \alpha) = \cos\alpha, cos⁡(90∘−α)=sin⁡α\cos(90^\circ - \alpha) = \sin\alpha;  sin⁡(180∘−α)=sin⁡α\ \sin(180^\circ - \alpha) = \sin\alpha, cos⁡(180∘−α)=−cos⁡α\cos(180^\circ - \alpha) = -\cos\alpha.
  • Поэтому sin⁡120∘=sin⁡60∘=32\sin 120^\circ = \sin 60^\circ = \dfrac{\sqrt3}{2}, cos⁡120∘=−cos⁡60∘=−12\cos 120^\circ = -\cos 60^\circ = -\dfrac12: смежные углы имеют равные синусы и противоположные косинусы.
Координаты точки
A(x; y)Mα

Пусть A(x;y)A(x; y) — точка с y≥0y \ge 0, α\alpha — угол между лучом OAOA и полуосью OxOx. Луч пересекает полуокружность в M(cos⁡α;sin⁡α)M(\cos\alpha; \sin\alpha).

OA→=OA⋅OM→\overrightarrow{OA} = OA \cdot \overrightarrow{OM} — векторы сонаправлены, а ∣OM→∣=1|\overrightarrow{OM}| = 1. Отсюда формулы для xx и yy.

x=OA⋅cos⁡α,y=OA⋅sin⁡αx = OA \cdot \cos\alpha, \qquad y = OA \cdot \sin\alpha
Атанасян, № 1016Пример 1
Вычислите синусы, косинусы и тангенсы углов 120∘120^\circ, 135∘135^\circ, 150∘150^\circ.
  1. 120∘=180∘−60∘120^\circ = 180^\circ - 60^\circ: sin⁡=32\sin = \dfrac{\sqrt3}{2}, cos⁡=−12\cos = -\dfrac12, tg⁡=−3\operatorname{tg} = -\sqrt3.
  2. 135∘=180∘−45∘135^\circ = 180^\circ - 45^\circ: sin⁡=22\sin = \dfrac{\sqrt2}{2}, cos⁡=−22\cos = -\dfrac{\sqrt2}{2}, tg⁡=−1\operatorname{tg} = -1.
  3. 150∘=180∘−30∘150^\circ = 180^\circ - 30^\circ: sin⁡=12\sin = \dfrac12, cos⁡=−32\cos = -\dfrac{\sqrt3}{2}, tg⁡=−33\operatorname{tg} = -\dfrac{\sqrt3}{3}.
Ответ: см. решение
Атанасян, № 1018, 1019Пример 2
а) Найдите координаты точки AA, если OA=5OA = 5, α=150∘\alpha = 150^\circ; OA=2OA = 2, α=30∘\alpha = 30^\circ. б) Найдите угол между лучом OAOA и полуосью OxOx, если A(−3;1)A(-\sqrt3; 1); A(−22;22)A(-2\sqrt2; 2\sqrt2).
  1. а) x=5cos⁡150∘=−532x = 5\cos 150^\circ = -\dfrac{5\sqrt3}{2}, y=5sin⁡150∘=52y = 5\sin 150^\circ = \dfrac52. Во втором: (3;1)(\sqrt3; 1).
  2. б) OA=3+1=2OA = \sqrt{3 + 1} = 2: cos⁡α=−32\cos\alpha = -\dfrac{\sqrt3}{2}, sin⁡α=12\sin\alpha = \dfrac12 — α=150∘\alpha = 150^\circ.
  3. OA=8+8=4OA = \sqrt{8 + 8} = 4: cos⁡α=−22\cos\alpha = -\dfrac{\sqrt2}{2} — α=135∘\alpha = 135^\circ.
Ответ: а) (−532;52)\left(-\dfrac{5\sqrt3}{2}; \dfrac52\right), (3;1)(\sqrt3; 1); б) 150∘150^\circ, 135∘135^\circ
Главное
  • sin⁡α\sin\alpha и cos⁡α\cos\alpha — ордината и абсцисса точки единичной полуокружности.
  • sin⁡2α+cos⁡2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1, tg⁡α=sin⁡αcos⁡α\operatorname{tg}\alpha = \dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}.
  • sin⁡(180∘−α)=sin⁡α\sin(180^\circ - \alpha) = \sin\alpha, cos⁡(180∘−α)=−cos⁡α\cos(180^\circ - \alpha) = -\cos\alpha.
  • Синус угла треугольника всегда положителен, косинус тупого — отрицателен.

Все уроки станции «Теоремы синусов и косинусов»

  1. Синус, косинус, тангенс угла от 0° до 180°
  2. Теорема синусов и теорема косинусов
  3. Скалярное произведение векторов