Выражения · 10 класс · урок 1 из 9 · Атанасян, «Геометрия 7–9», гл. VII § 4 и гл. XI § 1; Никольский, «Алгебра и начала анализа 10», § 7–9, Атанасян, гл. VII § 4

Синус, косинус и тангенс острого угла

Выход к заданиям: ЕГЭ №1, ЕГЭ №8, ЕГЭ №14

Сначала нужно знать
Прямоугольный треугольник, теорема Пифагора, подобие треугольников
Зачем этот урок
ОГЭ №15 (прямоугольный треугольник), ЕГЭ №1; дальше — вся тригонометрия
Дальше
Табличные значения 30°, 45°, 60°
Тригонометрические формулы · урок 1
Синус, косинус и тангенс острого угла
Начинаем с прямоугольного треугольника
Из чего состоит прямоугольный треугольник
αcabACB

Прямоугольный треугольник — треугольник, у которого один угол прямой, то есть равен 90∘90^\circ.

Две стороны, которые образуют прямой угол, называются катетами (aa и bb). Сторона напротив прямого угла — гипотенуза (cc). Гипотенуза всегда самая длинная сторона.

Два других угла — острые, каждый меньше 90∘90^\circ. Один из них обозначим α\alpha.

Противолежащий и прилежащий катет
αcabACB

Слова «противолежащий» и «прилежащий» всегда говорятся относительно конкретного угла.

Противолежащий катет угла α\alpha — катет, который лежит напротив этого угла и его не касается. На рисунке это aa.

Прилежащий катет угла α\alpha — катет, который образует этот угол вместе с гипотенузой. На рисунке это bb.

Для второго острого угла роли катетов меняются: его противолежащий катет — bb, прилежащий — aa.

Три отношения — три названия
αcabACB

Возьмём острый угол α\alpha и поделим стороны друг на друга. Каждое такое отношение получило своё имя:

sin⁡α=ac,cos⁡α=bc,tg⁡ α=ab\sin\alpha = \dfrac{a}{c}, \qquad \cos\alpha = \dfrac{b}{c}, \qquad \operatorname{tg}\,\alpha = \dfrac{a}{b}
  • Синус — противолежащий катет делить на гипотенузу.
  • Косинус — прилежащий катет делить на гипотенузу.
  • Тангенс — противолежащий катет делить на прилежащий.
Почему отношение зависит только от угла

Нарисуем два прямоугольных треугольника с одинаковым острым углом α\alpha, один крупнее другого. Два угла у них равны (90∘90^\circ и α\alpha), значит, треугольники подобны.

У подобных треугольников стороны пропорциональны: если большой треугольник в kk раз крупнее, то и aa, и cc у него в kk раз больше. Отношение ac\dfrac{a}{c} при этом не меняется.

Поэтому синус, косинус и тангенс — это числа, которые зависят только от угла, а не от размеров треугольника. Можно говорить «синус тридцати градусов», не уточняя, какой треугольник.

Как найти сторону, зная угол

Каждая формула связывает три величины: если две известны, третья находится.

Если неизвестна сторона в числителе — умножаем: a=c⋅sin⁡αa = c\cdot\sin\alpha, b=c⋅cos⁡αb = c\cdot\cos\alpha, a=b⋅tg⁡ αa = b\cdot \operatorname{tg}\,\alpha.

Если неизвестна сторона в знаменателе — делим: c=asin⁡αc = \dfrac{a}{\sin\alpha}, b=atg⁡ αb = \dfrac{a}{\operatorname{tg}\,\alpha}.

Перед вычислением всегда ищем глазами: какой угол дан, какой катет ему противолежит, а какой прилежит.

ОГЭ, задание 15Пример 1
В треугольнике ABCABC угол CC равен 90∘90^\circ, BC=12BC = 12, tg⁡ A=1,5\operatorname{tg}\,A = 1{,}5. Найдите ACAC.
  1. Угол CC прямой, значит, ABAB — гипотенуза, BCBC и ACAC — катеты.
  2. Для угла AA катет BCBC противолежащий (он не касается вершины AA), катет ACAC прилежащий.
  3. Тангенс — противолежащий катет на прилежащий: tg⁡ A=BCAC\operatorname{tg}\,A = \dfrac{BC}{AC}.
  4. Подставляем: 1,5=12AC1{,}5 = \dfrac{12}{AC}, откуда AC=121,5=8AC = \dfrac{12}{1{,}5} = 8.
Ответ: 8
ОГЭ, задание 15Пример 2
В треугольнике ABCABC угол AA равен 90∘90^\circ, AC=6AC = 6, sin⁡B=0,3\sin B = 0{,}3. Найдите BCBC.
  1. Здесь прямой угол при вершине AA, значит, гипотенуза — сторона BCBC, напротив прямого угла.
  2. Для угла BB противолежащий катет — ACAC.
  3. sin⁡B=ACBC\sin B = \dfrac{AC}{BC}, то есть 0,3=6BC0{,}3 = \dfrac{6}{BC}.
  4. BC=60,3=20BC = \dfrac{6}{0{,}3} = 20.
Ответ: 20
ОГЭ, задание 15Пример 3
В треугольнике ABCABC угол CC равен 90∘90^\circ, AC=20AC = 20, tg⁡ A=0,6\operatorname{tg}\,A = 0{,}6. Найдите BCBC.
  1. Для угла AA: BCBC — противолежащий катет, ACAC — прилежащий.
  2. tg⁡ A=BCAC\operatorname{tg}\,A = \dfrac{BC}{AC}, поэтому BC=AC⋅tg⁡ A=20⋅0,6=12BC = AC\cdot \operatorname{tg}\,A = 20\cdot 0{,}6 = 12.
Ответ: 12
Главное
  • Синус, косинус и тангенс острого угла — отношения сторон прямоугольного треугольника.
  • sin⁡\sin — противолежащий на гипотенузу, cos⁡\cos — прилежащий на гипотенузу, tg⁡\operatorname{tg} — противолежащий на прилежащий.
  • Значения зависят только от угла: подобные треугольники дают одни и те же отношения.
  • В задаче сначала определяем гипотенузу и какой катет к какому углу относится.

Все уроки станции «Тригонометрические формулы»

  1. Синус, косинус и тангенс острого угла
  2. Табличные значения: откуда берутся 30°, 45° и 60°
  3. Основное тригонометрическое тождество
  4. Единичная окружность как следствие тождества
  5. Радианная мера угла
  6. Тангенс и котангенс
  7. Формулы приведения
  8. Формулы сложения
  9. Двойные углы. Понижение степени