Выражения, содержащие тригонометрические функции ИТ
Значение выражения $$\frac{\sin 165^{\circ}}{\textrm{tg}195^{\circ}}$$ равно:
- Формула приведения: если аргумент функции имеет вид $$(180^{\circ}\pm \alpha )$$, то:
1) ставим знак исходной функции;
2) функцию переписываем;
3) $$180^{\circ}$$ отбрасываем, $$\alpha$$ переписываем.
Формула сложения:
$$\cos (x-y)=\cos x\cos y+\sin x\sin y$$.
- Преобразуем аргументы функций и применим формулы приведения:
$$\frac{\sin 165^{\circ}}{\textrm{tg}195^{\circ}}=\frac{\sin(180^{\circ}-15^{\circ})}{\textrm{tg}(180^{\circ}+15^{\circ})}=\frac{\sin 15^{\circ}}{\textrm{tg}15^{\circ}}$$. - Так как $$\textrm{tg}15^{\circ}=\frac{\sin 15^{\circ}}{\cos 15^{\circ}}$$, то запишем: $$\frac{\sin 15^{\circ}}{\textrm{tg}15^{\circ}}=\frac{\sin 15^{\circ}\cdot \cos 15^{\circ}}{\sin 15^{\circ}}=\cos 15^{\circ}$$.
- Применим формулу сложения:
$$\cos 15^{\circ}=\cos (45^{\circ}-30^{\circ})$$,
$$\cos 15^{\circ}=\cos 45^{\circ}\cos 30^{\circ}+\sin 45^{\circ}\sin 30^{\circ}$$,
$$\cos 15^{\circ}=\frac{\sqrt{2}}{2}\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2}\cdot \frac{1}{2}$$,
$$\cos 15^{\circ}=\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{4}$$,
$$\cos 15^{\circ}=0,25(\sqrt{6}+\sqrt{2})$$.
Так как основной период функции тангенс равен $$180^{\circ}$$, то из аргумента функции $$\textrm{tg}(180^{\circ}+15^{\circ})$$ вычтем $$180^{\circ}$$, не применяя формулу приведения.
Если $$\textrm{ctg}\alpha =\sqrt{3}$$, то значение выражения $$(\sqrt{3}\sin 2\alpha -\cos 2\alpha )^2$$ равно:
- Тригонометрическое тождество:
$$\textrm{tg}x\cdot \textrm{ctg}x=1$$. - Универсальная тригонометрическая подстановка:
$$\sin 2x=\frac{2\textrm{tg}x}{1+\textrm{tg}^2x}$$;
$$\cos 2x=\frac{1-\textrm{tg}^2x}{1+\textrm{tg}^2x}$$.
- Если $$\textrm{ctg}\alpha =\sqrt{3}$$, то $$\textrm{tg}\alpha =\frac{1}{\sqrt{3}}$$.
- Найдем значения $$\sin 2\alpha$$ и $$\cos 2\alpha$$:
$$\sin 2\alpha =\frac{\frac{2}{\sqrt{3}}}{1+\frac{1}{3}}=\frac{2}{\sqrt{3}}\cdot \frac{3}{4}=\frac{\sqrt{3}}{2}$$;
$$\cos 2\alpha =\frac{1- \frac{1}{3}}{1+\frac{1}{3}}=\frac{2}{3}\cdot \frac{3}{4}=\frac{1}{2}$$. - Найдем значение данного выражения:
$$\left (\sqrt{3}\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}-\frac{1}{2}\right )^2=\left (\frac{3}{2}-\frac{1}{2}\right )^2=1$$.
Выражения $$\textrm{tg}\alpha$$ и $$\textrm{ctg}\alpha$$ взаимно обратные.
- Основное тригонометрическое тождество:
$$\sin^{2}x+\cos^{2}x=1$$. - Формула двойного аргумента:
$$\cos{2x}=\cos^{2}x-\sin^{2}x$$. - Формула приведения. Если аргумент тригонометрической функции имеет вид $$(\pi±\alpha)$$, то:
1) ставим знак исходной функции;
2) исходную функцию переписываем;
3) $$\pi$$ отбрасываем, $$\alpha$$ переписываем.
- Преобразуем данное выражение.
Учитывая, что период функции $$y=\cos{x}$$ равен $$2\pi$$, и применяя формулу приведения, получим:
$$A=\cos(2\alpha-3\pi)=\cos(\pi-2\alpha)=- \cos 2\alpha$$.
Применим формулу двойного аргумента:
$$A=-\left(\cos^{2}\alpha-\sin^{2}\alpha\right)$$,
$$A=\left(\sin^{2}\alpha-\cos^{2}\alpha\right)$$. - Согласно основному тригонометрическому тождеству, найдем значение $$\cos^{2}\alpha$$: $$\cos^{2}\alpha=1-\sin^{2}\alpha$$, $$\cos^{2}\alpha=1-\frac{16}{25}=\frac{9}{25}$$.
- Найдем значение данного выражения:
$$A=\frac{16}{25}-\frac{9}{25}=\frac{7}{25}$$.
- Так как функция $$y=\cos{x}$$ четная, то $$\cos(\alpha-\beta)=\cos(\beta-\alpha)$$.
- Так как функция $$y=\sin{x}$$ нечетная, то $$\sin(\alpha-\beta)=-\sin(\beta-\alpha)$$.
Если $$\cos\beta =0,2$$, то значение выражения $$\frac{\sin^20,5\beta +0,6}{\cos^20,5\beta +0,4}$$ равно:
Формулы понижения степени:
- $$\cos^2x=\frac{1}{2}(1+\cos 2x)$$;
- $$\sin^2x=\frac{1}{2}(1-\cos 2x)$$.
Применяя формулы понижения степени и зная, что $$\cos\beta =0,2$$, получим:
$$A=\frac{0,5(1-\cos\beta )+0,6}{0,5(1+\cos\beta )+0,4}$$,
$$A=\frac{0,5(1-0,2)+0,6}{0,5(1+0,2)+0,4}$$,
$$A=\frac{0,5\cdot 0,8+0,6}{0,5\cdot 1,2+0,4}$$,
$$A=\frac{0,4+0,6}{0,6+0,4}=1$$.
Формулы понижения степени имеют и другое название: формулы половинного аргумента.
В результате упрощения выражения $$2\cos\alpha -2\cos (3\alpha +0,5\pi )\sin (4\pi -2\alpha )$$ получим:
Формула приведения: если аргумент функции имеет вид $$\left (\frac{\pi }{2}\pm \alpha \right )$$, то:
1) функцию меняем на кофункцию;
2) $$\frac{\pi }{2}$$ отбрасываем, $$\alpha$$ переписываем;
3) ставим знак исходной функции.
$$\sin(\alpha \pm 2\pi n)=\sin\alpha$$, $$n\in Z$$.
Формулы преобразования отрицательного аргумента:
$$\sin(-\alpha )=-\sin\alpha$$;
$$\cos(-\alpha )=\cos\alpha$$.
Формула преобразования произведения в сумму:
$$\sin x\sin y=\frac{1}{2}(\cos (x-y)-\cos (x+y))$$.
Формула преобразования суммы в произведение:
$$\cos x+\cos y=2\cos\frac{x+y}{2}\cos\frac{x-y}{2}$$.
- По формуле приведения получим:
$$\cos\left (\frac{\pi }{2}+3\alpha \right )=-\sin 3\alpha$$.
- Учитывая период функции синус, запишем:
$$\sin (4\pi -2\alpha )=\sin (-2\alpha )=-\sin 2\alpha$$.
- Согласно формуле преобразования произведения в сумму, получим:
$$A=2\cos\alpha -2\sin 3\alpha \sin 2\alpha$$,
$$A=2\cos\alpha -\frac{2}{2}(\cos\alpha -\cos 5\alpha )$$,
$$A=\cos\alpha +\cos 5\alpha$$.
- Согласно формуле преобразования суммы в произведение, получим:
$$A=2\cos 3\alpha \cos (-2\alpha )$$,
$$A=2\cos 3\alpha \cos 2\alpha$$.
Применяя формулу приведения, мы учли, что аргумент функции косинус $$\left (\frac{\pi }{2}+3\alpha\right )$$ принадлежит второй координатной четверти, а в этой четверти функция косинус отрицательная. Функцию косинус мы заменили на кофункцию, т. е. на функцию синус.
Если $$\textrm{tg}x=2$$, то значение $$\sin{x}$$ равно:
Тригонометрические тождества:
- $$\textrm{ctg}x=\frac{1}{\textrm{tg}x}$$;
- $$1+\textrm{ctg}^2x=\frac{1}{\sin^2x}$$.
Если $$\textrm{tg}x=2$$, то $$\textrm{ctg}x=\frac{1}{2}$$.
Тогда: $$1+\frac{1}{4}=\frac{1}{\sin^2x}$$; $$\frac{5}{4}=\frac{1}{\sin^2x}$$;
$$\sin^2x=\frac{4}{5}$$; $$\sin{x}=\pm \sqrt{0,8}=\pm 2\sqrt{0,2}$$.
Уравнение $$f^2(x)=a$$ при $$a\geq 0$$ равносильно совокупности уравнений:
$$f(x)=\sqrt{a}$$ или $$f(x)=-\sqrt{a}$$.
- Формула квадрата суммы:
$$(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$$. - Формула суммы кубов:
$$a^3+b^3=(a+b)(a^2-ab+b^2)$$. - Основное тригонометрическое тождество:
$$\sin^{2}x+\cos^{2}x=1$$. - Формула двойного аргумента:
$$2\sin{x}\cos{x}=\sin{2x}$$.
- Применим формулу суммы кубов и основное тригонометрическое тождество:
$$A=\left(\sin^{2}x+\cos^{2}x\right)\left(\sin^{4}x-\sin^{2}x\cos^{2}x+\cos^{4}x\right)$$,
$$A=\sin^{4}x-\sin^{2}x\cos^{2}x+\cos^{4}x$$. - Дополним полученное выражение до квадрата суммы.
Прибавим и вычтем $$2\sin^{2}x\cos^{2}x$$:
$$A=\left(\sin^{4}x+2\sin^{2}x\cos^{2}x+\cos^{4}x\right)- 3\sin^{2}x\cos^{2}x$$,
$$A=\left(\sin^{2}x+\cos^{2}x\right)^{2}- 3\sin^{2}x\cos^{2}x$$,
$$A=1^{2}- 3\sin^{2}x\cos^{2}x$$. - Применим формулу двойного аргумента:
$$A=1- 3\cdot\frac{1}{4}\cdot4\sin^{2}x\cos^{2}x$$,
$$A=1- \frac{3}{4}\left(2\sin{x}\cos{x}\right)^{2}$$,
$$A=1- \frac{3}{4}\sin^{2}2x$$. - Найдем значение данного выражения:
$$A=1- \frac{3}{4}\sin^{2}30^{\circ}$$, $$A=1- \frac{3}{4}\cdot\frac{1}{4}=\frac{13}{16}$$.
- Чтобы дополнить выражение $$a^{2}+ab+b^{2}$$ до квадрата суммы, необходимо прибавить и вычесть $$ab$$:
$$a^{2}+ab+b^{2}+ab-ab= \left(a^{2}+2ab+b^{2}\right)-ab= \left(a+b\right)^2-ab $$. - Чтобы дополнить выражение $$a^{2}+ab+b^{2}$$ до квадрата разности, необходимо вычесть и прибавить $$2ab$$:
$$a^{2}+ab+b^{2}-2ab+2ab= \left(a^{2}-2ab+b^{2}\right)+3ab= \left(a-b\right)^{2}-ab $$.
Если $$\sin \alpha =0,6$$, то значение выражения $$\cos 2\alpha$$ равно:
- Основное тригонометрическое тождество:
$$\cos^2\alpha +\sin^2\alpha =1$$.
- Формула двойного аргумента:
$$\cos 2\alpha =\cos^2\alpha -\sin^2\alpha$$.
Учитывая, что $$\cos^2\alpha =1-\sin^2\alpha$$, получим:
$$\cos 2\alpha =\cos^2\alpha -\sin^2\alpha$$,
$$\cos 2\alpha =1-\sin^2\alpha -\sin^2\alpha $$,
$$\cos 2\alpha =1-2\sin^2\alpha$$,
$$\cos 2\alpha =1-2\cdot 0,6^2=1-0,72=0,28$$.
Различайте формулы:
$$\cos^2\alpha +\sin^2\alpha =1$$ и $$\cos^2\alpha -\sin^2\alpha=\cos 2\alpha$$.
Если $$\textrm{tg}\alpha =-2$$, а $$\textrm{ctg}\beta =3$$, то значение выражения $$\textrm{tg}(\alpha -\beta )$$ равно:
Формула сложения:
$$\textrm{tg}(x\pm y)=\frac{\textrm{tg}x\pm \textrm{tg}y}{1\mp \textrm{tg}x\textrm{tg}y}$$.
Если $$\textrm{ctg}\beta =3$$, то $$\textrm{tg}\beta =\frac{1}{3}$$.
По формуле сложения:
$$\textrm{tg}(\alpha -\beta )=\frac{-2-\frac{1}{3}}{1-\frac{2}{3}}$$,
$$\textrm{tg}(\alpha -\beta )=-\frac{7}{3}\cdot \frac{3}{1}=-7$$.
Значения $$\textrm{tg}\alpha$$ и $$\textrm{ctg}\alpha$$ взаимно обратные.
- Тригонометрическое тождество:
$$\textrm{tg}\alpha\cdot \textrm{ctg}\alpha=1$$. - Степень с отрицательным показателем:
$$a^{-n}=\frac{1}{a^n}$$. - Формула сокращенного умножения:
$$(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$$.
- Так как $$\frac{1}{\textrm{ctg}\alpha}=\textrm{tg}\alpha$$, а $$\frac{1}{\textrm{tg}\alpha}=\textrm{сtg}\alpha$$, то
$$\textrm{tg}^{-1}\alpha+\textrm{ctg}^{-1}\alpha=\textrm{ctg}\alpha+\textrm{tg}\alpha$$. - Пусть $$\textrm{ctg}\alpha+\textrm{tg}\alpha=x$$.
Возводя обе части этого равенства в квадрат, получим:
$$\textrm{ctg}^{2}\alpha+2\textrm{ctg}\alpha \textrm{tg}\alpha+\textrm{tg}^{2}\alpha=x^2$$.
Так как $$\textrm{ctg}\alpha\textrm{tg}\alpha=1$$, а $$\textrm{tg}^{2}\alpha+\textrm{ctg}^{2}\alpha=98$$, то
$$x^2=98+2$$, $$x^2=100$$, $$x=±10$$. - Поскольку $$\alpha\in(180^{\circ};270^{\circ})$$, то $$\textrm{tg}\alpha>0$$ и $$\textrm{tg}\alpha>0$$.
Следовательно, $$\textrm{ctg}\alpha+\textrm{tg}\alpha=10$$.
- Если $$\alpha\in(0^{\circ};90^{\circ})$$, то $$\textrm{tg}\alpha>0$$ и $$\textrm{tg}\alpha>0$$.
- Если $$\alpha\in(90^{\circ};1800^{\circ})$$, то $$\textrm{tg}\alpha<0$$ и $$\textrm{tg}\alpha<0$$.
- Если $$\alpha\in(180^{\circ};270^{\circ})$$, то $$\textrm{tg}\alpha>0$$ и $$\textrm{tg}\alpha>0$$.
- Если $$\alpha\in(270^{\circ};360^{\circ})$$, то $$\textrm{tg}\alpha<0$$ и $$\textrm{tg}\alpha<0$$.