4.2 Trigonometriska funktioner
Sommarmatte 1
Versionen från 24 april 2007 kl. 14.06 (redigera) Lina (Diskussion | bidrag) (→Trigonometriska funktioner för allmänna vinklar) ← Gå till föregående ändring |
Versionen från 24 april 2007 kl. 14.39 (redigera) (ogör) Lina (Diskussion | bidrag) (→Trigonometriska funktioner för allmänna vinklar) Gå till nästa ändring → |
||
Rad 181: | Rad 181: | ||
De trigonometriska funktioner $\cos u$ och $\sin u$ är $x$- respektive $y$- koordinaterna för skärningspunkten mellan enhetscirkeln och det radiella linjesegmentet som bildar vinkeln $u$ med den positiva $x$-axeln. | De trigonometriska funktioner $\cos u$ och $\sin u$ är $x$- respektive $y$- koordinaterna för skärningspunkten mellan enhetscirkeln och det radiella linjesegmentet som bildar vinkeln $u$ med den positiva $x$-axeln. | ||
- | Bild:3.3.8 | + | Bild:3.3.8 (högermarginal) |
</div> | </div> | ||
Versionen från 24 april 2007 kl. 14.39
4.2 Trigonometriska funktionerInnehåll:
Läromål: Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
|
||
TeoriTrigonometri i rätvinkliga trianglarI den rätvinkliga triangeln nedan kallas kvoten mellan den motstående kateten $a$ och den närliggande kateten $b$ för tangens av vinkeln $u$ och betecknas $\tan u$. Bild: figur 3.3.1 $\tan u = \displaystyle \frac{a}{b}$ Värdet på kvoten $\frac{a}{b}$ är inte beroende av storleken på triangeln utan bara på vinkeln $u$. För olika värden på vinkeln kan man få fram motsvarandet tangensvärde antingen i en trigonometrisk tabell eller genom att använda en miniräknare (knappen heter ofta tan).
Exempel 1 Hur hög är flaggstången? Bild: figur 3.3.2 Flaggstången och dess skugga bildar tillsammans en rätvinklig triangel där den vertikala kateten är okänd (markerad med $x$ nedan). Bild: figur 3.3.3 Från definitionen av tangens har vi att $$\tan 40^\circ = \frac{x}{5 \mbox{ m }}$$ och eftersom $\tan 40^\circ \approx 0{,}84$ så är $$x= 5\mbox{m} \cdot \tan 40^\circ \approx 5\mbox{m} \cdot 0{,}84 = 4{,}2 \mbox{m} \; \mbox{.}$$ Exempel 2 Bestäm längden av sidan markerad med $x$ i figuren. Bild: figur 3.3.4 Om vi kallar vinkeln längst till vänster för $u$ så finns det två sätt att ställa upp ett uttryck för $\tan u$. Bild: 3.3.5 (vänstermarignal) $\tan u = \displaystyle \frac{22}{40}$ Bild: 3.3.6 (vänstermarginal) $\tan u = \displaystyle \frac{x}{60}$ Sätter vi de två uttrycken för $\tan u$ lika fås $$\frac{22}{40} = \frac{x}{60}$$ vilket ger att $x=60 \cdot \displaystyle \frac{22}{40} = 33$. Det finns två andra kvoter i rätvinkliga trianglar som har speciella namn och det är $\cos u = b/c$ ("cosinus av $u$") och $\sin u = a/c$ ("sinus av $u$"). Bild: figur 3.3.7 (vänstermarginal) $\cos u = \displaystyle \frac{b}{c}$ $\sin u = \displaystyle \frac{a}{c}$ Precis som för tangens är kvoterna som definerar cosinus och sinus inte beroende av triangelns storlek utan bara på vinkeln $u$. Exempel 3 Bild: figur 3.3.8 (vänstermarginal)
Bild: figur 3.3.9 (vänstermarginal)
Bild: figur 3.3.10 (vänstermarginal)
Exempel 4 Bestäm $\sin u$ i triangeln Bild: figur 3.3.11 Med hjälp av Pythagoras sats kan kateten till höger bestämmas Bild: figur 3.3.12 (vänster) $1^2= \left( \displaystyle \frac{1}{2} \right)^2 + x^2 \Leftrightarrow x= \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}$ och därför är $\sin u = \displaystyle \frac{\sqrt{3}/2}{1} = \displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}$. Några standardvinklarFör vissa vinklar $30^\circ$, $45^\circ$ och $60^\circ$ går det relativt enkelt att räkna ut exakta värden på de trigonometriska funktionerna. Exempel 5 Vi utgår från en kvadrat med sidlängd $1$. En diagonal i kvadraten delar de räta vinklarna i motsatt hörn i två lika delar $45^\circ$. Bild: figur 3.3.13 Med Pythagoras sats kan vi bestämma diagonalens längd $x$, $$x^2 = 1^2 + 1^2 \quad \Leftrightarrow \quad x = \sqrt{1^2 + 1^2} = \sqrt{2}\; \mbox{.}$$ I triangeln som har diagonalen som hypotenusa får vi fram värdet på de trigonometriska funktionerna för vinkeln $45^\circ$. Bild: 3.3.14 (vänstermarginal) $\cos 45^\circ = \displaystyle \frac{1}{\sqrt{2}}$ $\sin 45^\circ = \displaystyle \frac{1}{\sqrt{2}}$ $\tan 45^\circ = \displaystyle \frac{1}{1}= 1$ Exempel 6 Betrakta en liksidig triangel där alla sidor har längden $1$. Vinklarna i triangeln är alla $60^\circ$. Triangeln kan delas upp i två halvor av linjen som delar toppvinkeln mitt itu. Bild: figurer 3.3.15 och 3.3.16 Pythagoras sats ger att den vertikala sidan av en triangelhalva är $x=\sqrt{3}/2$ (se figur). Från en triangelhalva får vi att Bild: figur 3.3.17 (vänstermarginal) $\cos 30^\circ = \displaystyle{\frac{\sqrt{3}/2}{1}}=\displaystyle{\frac{\sqrt{3}}{2}}\, ; \quad \cos 60^\circ = \displaystyle{\frac{1/2}{1}} =\displaystyle{\frac{1}{2}}$ $\sin 30^\circ = \displaystyle{\frac{1/2}{1}}=\displaystyle{\frac{1}{2}}\, ; \quad \sin 60^\circ = \displaystyle{\frac{\sqrt{3}/2}{1}} =\displaystyle{\frac{\sqrt{3}}{2}}$ $\tan 30^\circ = \displaystyle{\frac{1/2}{\sqrt{3}/2}} =\displaystyle{\frac{1}{\sqrt{3}}}\, ; \quad \tan 60^\circ = \displaystyle{\frac{\sqrt{3}/2}{1/2}}=\sqrt{3}$ Trigonometriska funktioner för allmänna vinklarFör vinklar som är mindre än $0^\circ$ eller större än $90^\circ$ defineras de trigonometrisk funktionerna med hjälp av enhetscirkeln (cirkeln som har medelpunkt i origo och radie $1$). De trigonometriska funktioner $\cos u$ och $\sin u$ är $x$- respektive $y$- koordinaterna för skärningspunkten mellan enhetscirkeln och det radiella linjesegmentet som bildar vinkeln $u$ med den positiva $x$-axeln. Bild:3.3.8 (högermarginal) Liksom tidigare gäller att $$\tan u = \displaystyle\frac{\sin u}{\cos u} \; \mbox{.}$$ Tangens kan då tolkas som riktningskoefficienten av det radiella linjesegmentet. Exempel 7 Från figurerna nedan avläser vi värdena på $\cos$ och $\sin$.
teori igen Det trigonometriska funktionernas graferGraferSinus och cosinus kan med hjälp av enhetscirkeln definieras för alla värden på vinkeln v. Experimentera gärna med cosinus och sinus i enhetscirkeln.<img src="ppStdFiles2261/774137.gif" hspace='0' vspace='0' /> Råd för inläsning Tänk på att: Har du läst trigonometri, så ska du inte vara rädd för att använda den i geometriska problem. Det ger ofta en enklare lösning. Du kan behöva lägga ner mycket tid på att förstå hur man använder enhetscirkeln för att definiera de trigonometriska funktionerna. Ta för vana att räkna med exakta trigonometriska värden. Det ger en bra träning på bråkräkning och så småningom i räkning med algebraiska rationella uttryck.
för dig som vill fördjupa dig ytterligare eller behöver en längre förklaring vill vi tipsa om: Läs mer om Trigonometri i Per Edströms "Interaktiv Matematik" Läs mer om trigonometri på engelska Wikipedia Läs mer om enhetscirkeln på engelska Wikipedia
|
|