Трыганаметрыя

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці


Трыганаметрыя (грэч. "трыганон" трохвугольнік + "мятрэзіс" вымярэнне), раздзел матэматыкі пра суадносіны бакоў і вуглоў у трохвугольніку. Асноўная задача трыганаметрыі - "рашэнне трохвугольніка", г.зн., вылічэнне невядомых велічынь паводле вядомых.

Змест

Гісторыя [правіць]

Вытокі трыганаметрыі бяруць пачатак у старажытным Егіпце, Вавілоне і даліне Інда больш 3000 гадоў назад. Індыйскія матэматыкі былі першапраходцамі ва ўжыванні алгебры і трыганаметрыі да астранамічных вылічэнняў. Лагадха — адзіны з самых старажытных вядомых сёння матэматык, які карыстаўся геаметрыяй і трыганаметрыяй у сваёй кнізе «Дж'етыша-веданга» («Jyotisa Vedanga»), бо́льшая частка прац якога была знішчаная замежнымі захопнікамі.

Грэчаскі матэматык Клаўдзій Пталамей таксама ўнёс вялікі ўклад у развіццё трыганаметрыі.

Трыганаметрычныя функцыі [правіць]

Асноўны артыкул: Уласцівасці трыганаметрычных функцый

Адзінкавая акружнасць

Возьмем адзінкавую акружнасць на плоскасці (цэнтр у пачатку адліку, радыус 1). Правядзем прамень l з пачатка адліку і будзем адлічваць велічыню вугла \alpha ад дадатнага праменя восі Ox супраць гадзіннікавай стрэлкі. Велічыню можна лічыць у градусах, радыянах ці градах. Мы будзем разглядваць у градусах. Няхай пунктам скрыжавання l з адзінкавай акружнасцю будзе M. Тады па азначэнні:

Лікавыя значэнні трыганаметрычных функцый вугла \alpha у трыганаметрычнай акружнасці з радыусам, раўным адзінке
  • функцыя косінус cos(\alpha) будзе абсцысай M,
  • функцыя сінус sin(\alpha) будзе ардынатай M
  • функцыя тангенс tg(\alpha) будзе дзеллю ардынаты M і яе абсцысы: tg(\alpha) = \frac{sin(\alpha)}{cos(\alpha)}
  • функцыя катангенс ctg(\alpha) будзе дзеллю абсцысы M і яе ардынаты: ctg(\alpha) = \frac{cos(\alpha)}{sin(\alpha)}
  • функцыя секанс sec(\alpha) будзе дзеллю \frac{1}{sin(\alpha)}
  • функцыя касеканс cosec(\alpha) будзе дзеллю \frac{1}{cos(\alpha)}


Функцыі sin(\alpha) і cos(\alpha) вызначаныя на ўсём \mathbb{R}, вобласць значэнняў [-1,1] і перыяд 2\pi. Функцыя tg(\alpha) не вызначана на {{\pi*n}}, n\in\mathbb{Z}, а функцыя ctg(\alpha) не вызначана на {{\pi*n+\pi/2}}, n\in\mathbb{Z}, і абедзве маюць вобласць значэнняў \mathbb{R} і перыяд \pi.

Зваротныя трыганаметрычныя функцыі [правіць]

Функцыя, зваротная да

  • sin(\alpha) завецца арксінус arcsin(\alpha)
  • cos(\alpha) завецца арккосінус arccos(\alpha)
  • tg(\alpha) завецца арктангенс arctg(\alpha)
  • ctg(\alpha) завецца арккатангенс arcctg(\alpha)

Асноўныя трыганаметрычныя тоеснасці [правіць]

Асноўны артыкул: Трыганаметрычныя формулы

Асноўная трыганаметрычная тоеснасць sin^2(\alpha) + cos^2(\alpha) = 1.

Формула косінуса сумы: cos(\alpha+\beta) = cos(\alpha)cos(beta) - sin(\alpha)sin(\beta)

Формула косінуса рознасці: cos(\alpha-\beta) = cos(\alpha)cos(beta) + sin(\alpha)sin(\beta)

Формула сінуса сумы: sin(\alpha+\beta) = sin(\alpha)cos(beta) + sin(\beta)cos(\alpha)

Формула сінуса рознасці: sin(\alpha-\beta) = sin(\alpha)cos(beta) - sin(\beta)cos(\alpha)

Трыганаметрычныя функцыі комплекснай зменнай [правіць]

y = sin(x) на комплекснай плоскасці

Раскладзем функцыі sin(x) і cos(x) ў рад Тэйлара:

sin(x) = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} -...+ (-1)^k\frac{x^{2k-1}}{(2k-1)!}

cos(x) = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} -...+ (-1)^k\frac{x^{2k}}{(2k)!}

- і вызначым трыганаметрычныя функцыі комплекснай зменнай z:

sin(z) = z - \frac{z^3}{3!} + \frac{z^5}{5!} -...+ (-1)^k\frac{z^{2k-1}}{(2k-1)!}

cos(z) = 1 - \frac{z^2}{2!} + \frac{z^4}{4!} -...+ (-1)^k\frac{z^{2k}}{(2k)!}

Большасць уласцівасцей гэтых функцыяў для сапраўднай зменнай распаўсюджваецца і на комплексную зменную. Але на комплекснай плоскасці іх вобласць значэнняў - усё \mathbb{C}.

Значэні трыганометрычных функцый для некаторых вуглоў [правіць]

Значэнні сінуса, косінуса, тангенса, котангенса, секанса і косеканса для некаторых вуглов прыведзены ў табліцы. («∞» азначае, што функцыя ў паказаным пункце не вызначана, а ў её наваколлі імкнецца ў бясконцасць).

 \alpha \,\! 0°(0 рад) 30° (π/6) 45° (π/4) 60° (π/3) 90° (π/2) 180° (π) 270° (3π/2) 360° (2π)
 \sin \alpha \,\! {0} \,\!  \frac{1}{2}\,\!  \frac{\sqrt{2}}{2}\,\!  \frac{ \sqrt{3}}{2}\,\! {1}\,\! {0}\,\! {-1}\,\! {0}\,\!
 \cos \alpha \,\! {1} \,\!   \frac{ \sqrt{3}}{2}\,\!  \frac{\sqrt{2}}{2}\,\!  \frac{1}{2}\,\! {0}\,\! {-1}\,\! {0}\,\! {1}\,\!
 \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha \,\! {0} \,\!  \frac{\sqrt{3}}{3}\,\!  {1}\,\!   \sqrt{3}\,\! {\infty}\,\! {0}\,\! {\infty}\,\! {0}\,\!
 \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha \,\! {\infty}\,\!   \sqrt{3}\,\! {1} \,\!  \frac{\sqrt{3}}{3}\,\!  {0}\,\! {\infty}\,\! {0}\,\! {\infty}\,\!
 \sec \alpha \,\! {1} \,\!   \frac{2 \sqrt{3}}{3}\,\!   \sqrt{2}\,\!  {2}\,\! {\infty}\,\! {-1}\,\! {\infty}\,\!  {1}\,\!
 \operatorname{cosec}\, \alpha \,\! {\infty}\,\!  {2}\,\!   \sqrt{2}\,\!  \frac{2 \sqrt{3}}{3}\,\! {1}\,\! {\infty}\,\! {-1}\,\! {\infty}\,\!
Значэнні косінуса і сінуса на акружнасці.


Значэнні трыганаметрычных функцый нестандартных вуглоў [правіць]

\alpha\, \frac{\pi}{12} = 15^\circ \frac{\pi}{10} = 18^\circ \frac{\pi}{8} = 22{{,}}5^\circ \frac{\pi}{5} = 36^\circ \frac{3\,\pi}{10} = 54^\circ \frac{3\,\pi}{8} = 67{{,}}5^\circ \frac{2\,\pi}{5} = 72^\circ \frac{5\,\pi}{12} = 75^\circ
\sin \alpha\, \frac{\sqrt{3}-1}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{5}-1}{4} \frac{\sqrt{2-\sqrt{2}}}{2} \frac{\sqrt{5-\sqrt{5}}}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{5}+1}{4} \frac{\sqrt{2+\sqrt{2}}}{2} \frac{\sqrt{5+\sqrt{5}}}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{3}+1}{2\,\sqrt{2}}
\cos \alpha\, \frac{\sqrt{3}+1}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{5+\sqrt{5}}}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{2+\sqrt{2}}}{2} \frac{\sqrt{5}+1}{4} \frac{\sqrt{5-\sqrt{5}}}{2\,\sqrt{2}} \frac{\sqrt{2-\sqrt{2}}}{2} \frac{\sqrt{5}-1}{4} \frac{\sqrt{3}-1}{2\,\sqrt{2}}
\operatorname{tg}\,\alpha 2-\sqrt{3} \sqrt{1-\frac{2}{\sqrt{5}}} \sqrt{2}-1 \sqrt{5-2\,\sqrt{5}} \sqrt{1+\frac{2}{\sqrt{5}}} \sqrt{2}+1 \sqrt{5+2\,\sqrt{5}} 2 + \sqrt{3}
\operatorname{ctg}\,\alpha 2 + \sqrt{3} \sqrt{5+2\,\sqrt{5}} \sqrt{2}+1 \sqrt{1+\frac{2}{\sqrt{5}}} \sqrt{5-2\,\sqrt{5}} \sqrt{2}-1 \sqrt{1-\frac{2}{\sqrt{5}}} 2-\sqrt{3}


Ужыванне [правіць]

Трыганаметрычныя вылічэнні ўжываюцца практычна ва ўсіх абласцях геаметрыі, фізікі і інжынерыі.

Глядзі таксама [правіць]

Сферычная трыганаметрыя

Эліптычная трыганаметрыя

Гіпербалічная трыганаметрыя

Літаратура [правіць]

Я.Я. Выгодский «Справочник по элементарной математике»

Ю.Ю. Громов, Н.А. Земской, О.Г. Иванова и др. «Тригонометрия»

И.И. Привалов «Введение в теорию функций комплексного переменного»