Тригонометрические функции

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тригонометрические функции
Отношения с другими понятиями:
Теория:
Тригонометрия
Представители:

Тригонометри́ческие фу́нкции — математические функции от величины угла. Они важны при изучении геометрии, а также при исследовании периодических процессов. Обычно тригонометрические функции определяют как отношения сторон прямоугольного треугольника или длины определённых отрезков в единичной окружности. Более современные определения выражают тригонометрические функции через суммы рядов или как решения некоторых дифференциальных уравнений, что позволяет расширить область определения этих функций на произвольные вещественные числа и даже на комплексные числа.

В настоящее время выделяют шесть основных тригонометрических функций, указанных ниже вместе с уравнениями, связывающими их друг с другом. Для последних четырёх функций, эти соотношения часто называют определениями этих функций, однако можно определять эти функции геометрически или как-нибудь по-другому. Кроме того, существуют другие функции, такие как versin \operatorname{versin} и  exsec \operatorname{exsec} , но они в настоящее время редко используются (см. Редко используемые тригонометрические функции). С тригонометрическими функциями тесно связаны обратные им функции (см. Обратные тригонометрические функции)

Основные тригонометрические функции
Функция Обозначение Соотношение Графики
Си́нус sin  Синус  \sin sin  Синус  x = cos  Косинус  ( π 2 x ) \sin x=\cos\left(\frac{\pi}{2}-x\right)

<externalvalue data="svg">No svg!</externalvalue> Графики тригонометрических функций: синуса, косинуса, тангенса, секанса, косеканса, котангенса

Ко́синус cos  Косинус  \cos cos  Косинус  x = sin  Синус  ( π 2 x ) \cos x=\sin\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
Та́нгенс tg  Тангенс  \tg [1] tg  Тангенс  x = sin  Синус  x cos  Косинус  x = ctg  Котангенс  ( π 2 x ) = ctg  Котангенс  1 x \tg x=\frac{\sin x}{\cos x}=\ctg\left(\frac{\pi}{2}-x\right)=\ctg\frac{1}{x}
Кота́нгенс ctg  Котангенс  \ctg [2] ctg  Котангенс  x = cos  Косинус  x sin  Синус  x = tg  Тангенс  ( π 2 x ) = tg  Тангенс  1 x \ctg x=\frac{\cos x}{\sin x}=\tg \left(\frac{\pi}{2}-x\right)=\tg \frac{1}{x}
Се́канс sec  Секанс  \sec sec  Секанс  x = 1 cos  Косинус  x = cosec  Косеканс  ( π 2 x ) \sec x=\frac{1}{\cos x}=\csc\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
Косе́канс cosec  Косеканс  \cosec [3] cosec  Косеканс  x = 1 sin  Синус  x = sec  Секанс  ( π 2 x ) \cosec x=\frac{1}{\sin x}=\sec\left(\frac{\pi}{2}-x\right)


Тригонометрические функции в прямоугольном треугольнике[править | править код]

Рис. 2
Прямоугольный треугольник

Чтобы определить тригонометрические функции произвольного угла α , \alpha, возьмём произвольный прямоугольный треугольник, содержащий угол α \alpha (см. Рис. 2). Стороны этого треугольника мы будем называть так:

  • Гипотенуза — сторона, противолежащая прямому углу, самая длинная сторона в треугольнике. В данном случае, сторона c . c.
  • Противолежащий катет — катет, лежащий напротив угла. Например, катет a a  — противолежащий по отношению к углу A . A.
  • Прилежащий катет — катет, являющийся стороной угла. Например, катет b b  — прилежащий по отношению к углу A . A.

Будем предполагать, что треугольник лежит в евклидовой плоскости, поэтому сумма его углов равна π . \pi. Это означает, что углы между катетами и гипотенузой лежат между 0 0 и π 2 . \frac{\pi}{2}. Используя формулы приведения или определение через единичную окружность, можно расширить область определения тригонометрических функций на множество вещественных чисел.

Синус угла — отношение противолежащего катета к гипотенузе: sin  Синус  α = a c . \sin\alpha=\frac{a}{c}. Это отношение не зависит от выбора треугольника A B C {ABC} , содержащего угол α , \alpha, так как все такие треугольники подобны.

Косинус угла — отношение прилежащего катета к гипотенузе: cos  Косинус  α = b c . \cos\alpha=\frac{b}{c}. Так как sin  Синус  β = b c , \sin\beta=\frac{b}{c}, синус одного острого угла в треугольнике равна косинусу второго, и наоборот.

Тангенс угла — отношение противолежащего катета к прилежащему: tg  Тангенс  α = a b . \tg\,\alpha=\frac{a}{b}.

Котангенс угла — отношение прилежащего катета к противолежащему: ctg  Котангенс  α = b a . \ctg\,\alpha=\frac{b}{a}. Котангенс одного острого угла в прямоугольном треугольнике равен тангенсу второго, и наоборот.

Секанс угла — отношение гипотенузы к прилежащему катету: sec  Секанс  α = c b . \sec\alpha=\frac{c}{b}.

Косеканс угла — отношение гипотенузы к противолежащему катету: cosec  Косеканс  α = c a . \cosec \,\alpha=\frac{c}{a}.

Из определений тригонометрических функций следует: a = c sin  Синус  α , a=c\sin\alpha\,, b = c cos  Косинус  α , b=c\cos\alpha\,, a = b tg  Тангенс  α , a=b\,\tg\,\alpha, b = a ctg  Котангенс  α , b=a\,\ctg\,\alpha, c = b sec  Секанс  α , c=b\sec\alpha\,, c = a cosec  Косеканс  α , c=a\,\cosec \,\alpha,

и симметрично: b = c sin  Синус  β , b=c\sin\beta\,, a = c cos  Косинус  β , a=c\cos\beta\,, b = a tg  Тангенс  β , b=a\,\tg\,\beta, a = b ctg  Котангенс  β , a=b\,\ctg\,\beta, c = a sec  Секанс  β , c=a\sec\beta\,, c = b cosec  Косеканс  β . c=b\,\cosec \,\beta.

Определение тригонометрических функций через окружность[править | править код]

Рис. 3.
Определение тригонометрических функций через окружность.
Рис. 4.
Tригонометрическиe функций угла α \alpha в тригонометрической окружности с радиусом, равным единице.

Пусть на плоскости задана прямоугольная система координат с началом в точке O O и с осями O X {OX} и O Y {OY} (см. Рис. 3). Возьмём в этой системе координат окружность с центром в точке O O и радиусом, равным единице. Пусть отрезок O A {OA} поворачивается на произвольный угол ϑ \vartheta вокруг центра O . O.

Синусом угла ϑ \vartheta называется отношение ординаты точки A A к длине отрезка O A . {OA}. Обозначают sin  Синус  ϑ = A C O A . \sin\vartheta=\frac{AC}{OA}. Так как длина отрезка O A {OA} равна 1 1 , то sin  Синус  ϑ = A C . \sin\vartheta={AC}.

Косинусом угла ϑ \vartheta называется отношение абсциссы точки A A к длине отрезка O A . {OA}. Обозначают cos  Косинус  ϑ = O C O A . \cos\vartheta=\frac{OC}{OA}. Так как длина отрезка O A {OA} равна 1, то cos  Косинус  ϑ = O C . \cos\vartheta={OC}.

Тангенсом угла ϑ \vartheta называется отношение ординаты точки A A к абсциссе точки A A . Обозначают tg  Тангенс  ϑ = A C O C \tg\,\vartheta=\frac{AC}{OC} (в англоязычной литературе tan ϑ ) . \operatorname{tan}\vartheta ). Так как A C = sin  Синус  ϑ {AC}=\sin \vartheta и O C = cos  Косинус  ϑ , {OC}=\cos\vartheta, то tg  Тангенс  ϑ = sin  Синус  ϑ cos  Косинус  ϑ . \tg\,\vartheta=\frac{\sin\vartheta}{\cos\vartheta}.

Котангенсом угла ϑ \vartheta называется отношение абсциссы точки A A к ординате точки A A . Обозначают ctg  Котангенс  ϑ = O C A C \ctg\,\vartheta=\frac{OC}{AC} (в англоязычной литературе cot ϑ ) . \operatorname{cot}\vartheta ). Так как A C = sin  Синус  ϑ {AC}=\sin\vartheta и O C = cos  Косинус  ϑ , {OC}=\cos\vartheta, то ctg  Котангенс  ϑ = cos  Косинус  ϑ sin  Синус  ϑ . \ctg\,\vartheta=\frac{\cos\vartheta}{\sin\vartheta}. Котангенс равен обратному значению тангенса: ctg  Котангенс  ϑ = 1 tg  Тангенс  ϑ . \ctg\,\vartheta=\frac{1}{\tg\,\vartheta}.

Секансом угла ϑ \vartheta называется отношение длины отрезка O A {OA} к абсциссе точки A A . Обозначают sec  Секанс  ϑ = O A O C . \sec\vartheta=\frac{OA}{OC}. Так как длина отрезка O A {OA} равна 1, то sec  Секанс  ϑ = 1 O C . \sec\vartheta=\frac{1}{OC}. Секанс равен обратному значению косинуса: sec  Секанс  ϑ = 1 cos  Косинус  ϑ . \sec\vartheta=\frac{1}{\cos\vartheta}.

Косекансом угла ϑ \vartheta называется отношение длины отрезка O A {OA} к ординате точки A A . Обозначают cosec  Косеканс  ϑ = O A A C \cosec \,\vartheta=\frac{OA}{AC} (в англоязычной литературе csc ϑ ) . \operatorname{csc}\vartheta ). Так как длина отрезка O A {OA} равна 1 1 , то cosec  Косеканс  ϑ = 1 A C . \cosec \,\vartheta=\frac{1}{AC}. Косеканс равен обратному значению синуса: cosec  Косеканс  ϑ = 1 sin  Синус  ϑ . \cosec \,\vartheta=\frac{1}{\sin\vartheta}.

Из определения следует: если косинус угла равен нулю, то тангенс и секанс этого угла не существуют. Аналогично для котангенса и косеканса: если синус угла равен нулю, то котангенс и косеканс этого угла не существуют.

Определение тригонометрических функций через ряды[править | править код]

Используя геометрию и свойства пределов, можно доказать, что производная синуса равна косинусу и что производная косинуса равна минус синусу. Тогда можно воспользоваться теорией рядов Тейлора и представить синус и косинус в виде суммы степенных рядов: sin  Синус  x = x x 3 3 ! + x 5 5 ! x 7 7 ! + x 9 9 ! + = n = 0 ( 1 ) n x 2 n + 1 ( 2 n + 1 ) ! , \sin x=x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+\frac{x^9}{9!}+\cdots=\sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nx^{2n+1}}{(2n+1)!}, cos  Косинус  x = 1 x 2 2 + x 4 4 ! x 6 6 ! + x 8 8 ! + = n = 0 ( 1 ) n x 2 n ( 2 n ) ! . \cos x=1-\frac{x^2}{2}+\frac{x^4}{4!}-\frac{x^6}{6!}+\frac{x^8}{8!}+\cdots=\sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nx^{2n}}{(2n)!}.
Пользуясь этими формулами, а также уравнениями tg  Тангенс  x = sin  Синус  x cos  Косинус  x , \tg\,x=\frac{\sin x}{\cos x}, ctg  Котангенс  x = cos  Косинус  x sin  Синус  x , \ctg\,x=\frac{\cos x}{\sin x}, sec  Секанс  x = 1 cos  Косинус  x \sec x=\frac{1}{\cos x} и cosec  Косеканс  x = 1 sin  Синус  x , \cosec \,x=\frac{1}{\sin x}, можно найти разложения в ряд Тейлора и других тригонометрических функций: (1) cosec  Косеканс  x = n = 0 ( 1 ) n + 1 2 ( 2 2 n 1 1 ) B 2 n ( 2 n ) ! x 2 n 1 (2) = x 1 + 1 6 x + 7 360 x 3 + 31 15120 x 5 + , for  0 < | x | < π , \begin{align} \csc x &= \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^{n+1} 2 \left(2^{2n-1}-1\right) B_{2n}}{(2n)!}x^{2n-1} \\[5mu] &= x^{-1} + \frac{1}{6}x + \frac{7}{360}x^3 + \frac{31}{15120}x^5 + \cdots, \qquad \text{for } 0 < |x| < \pi, \end{align} где B n B_n  — числа Бернулли. sec  Секанс  x = 1 + x 2 2 + 5 x 4 24 + 61 x 6 720 + 277 x 8 8064 + = n = 0 ( 1 ) n E 2 n ( 2 n ) ! x 2 n , \sec x=1+\frac{x^2}{2}+\frac{5x^4}{24}+\frac{61x^6}{720}+\frac{277x^8}{8064}+\cdots = \sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nE_{2n}}{(2n)!}x^{2n}, где E n E_n  — числа Эйлера.

Определение тригонометрических функций через экспоненту[править | править код]

Определение тригонометрических функций через ряды эквивалентно следующему компактному определению тригонометрических функций, носящему имя формула Муавра: e i x = cos  Косинус  x + i sin  Синус  x e^{ix} = \cos x + i \sin x

Значения тригонометрических функций для некоторых углов[править | править код]

Значения синуса, косинуса, тангенса, котангенса, секанса и косеканса для некоторых углов приведены в таблице.

Значения тригонометрических функций на окружности.
α \alpha \,\! 0°(0 рад) 30° (π/6) 45° (π/4) 60° (π/3) 90° (π/2) 180° (π) 270° (3π/2)
sin  Синус  α \sin \alpha \,\! 0 {0} \,\! 1 2 \frac{1}{2}\,\! 2 2 \frac{ \sqrt{2}}{2}\,\! 3 2 \frac{ \sqrt{3}}{2}\,\! 1 {1}\,\! 0 {0}\,\! 1 {-1}\,\!
cos  Косинус  α \cos \alpha \,\! 1 {1} \,\! 3 2 \frac{ \sqrt{3}}{2}\,\! 2 2 \frac{ \sqrt{2}}{2}\,\! 1 2 \frac{1}{2}\,\! 0 {0}\,\! 1 {-1}\,\! 0 {0}\,\!


tg α \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha \,\! 0 {0} \,\! 1 3 \frac{1}{ \sqrt{3}}\,\! 1 {1}\,\! 3 \sqrt{3}\,\! \infty \,\! 0 {0}\,\! \infty \,\!
ctg α \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha \,\! \infty \,\! 3 \sqrt{3}\,\! 1 {1} \,\! 1 3 \frac{1}{ \sqrt{3}}\,\! 0 {0}\,\! \infty \,\! 0 {0}\,\!
sec  Секанс  α \sec \alpha \,\! 1 {1} \,\! 2 3 \frac{2}{ \sqrt{3}}\,\! 2 \sqrt{2}\,\! 2 {2}\,\! \infty \,\! 1 {-1}\,\! \infty \,\!
cosec  Косеканс  α \cosec \, \alpha \,\! \infty \,\! 2 {2}\,\! 2 \sqrt{2}\,\! 2 3 \frac{2}{ \sqrt{3}}\,\! 1 {1}\,\! \infty \,\! 1 {-1}\,\!

Значения тригонометрических функций нестандартных углов[править | править код]

sin  Синус  π 10 = sin  Синус  18 = 5 1 4 \sin \frac{\pi}{10} = \sin 18^\circ = \frac{\sqrt{5}-1}{4}

tg  Тангенс  π 120 = tg  Тангенс  1.5 = 8 2 ( 2 3 ) ( 3 5 ) 2 ( 2 + 3 ) ( 5 + 5 ) 8 + 2 ( 2 3 ) ( 3 5 ) + 2 ( 2 + 3 ) ( 5 + 5 ) \tg \frac{\pi}{120}= \tg 1.5^\circ =\sqrt{\frac{8-\sqrt{2(2-\sqrt{3})(3-\sqrt{5})} - \sqrt{ 2(2+\sqrt{3})(5+\sqrt{5})}}{8+\sqrt{2(2-\sqrt{3})(3-\sqrt{5})}+\sqrt{2(2+\sqrt{3})(5+\sqrt{5})} }}

cos  Косинус  π 240 = 1 16 ( 2 2 + 2 ( 2 ( 2 + 5 ) + 3 15 ) + 2 + 2 + 2 ( 6 ( 5 + 5 ) + 5 1 ) ) \cos \frac{\pi}{240}=\frac{1}{16}\left(\sqrt{2-\sqrt{2+\sqrt{2}}} \left(\sqrt{2(2+\sqrt{5})}+\sqrt{3}-\sqrt{15} \right) + \sqrt{\sqrt{2+\sqrt{2}}+2} \left (\sqrt{6(5+\sqrt{5})}+\sqrt{5} - 1 \right) \right)

cos  Косинус  π 17 = 1 8 2 ( 2 17 ( 17 17 ) 2 17 17 2 4 34 + 2 17 + 3 17 + 17 + 34 2 17 + 17 + 15 ) \cos \frac{\pi}{17} = \frac{1}{8} \sqrt{2 \left( \sqrt{2\sqrt{\frac{17(17-\sqrt{17})}{2}}-\sqrt{\frac{17-\sqrt{17}}{2}}-4\sqrt{34+2\sqrt{17}}+3\sqrt{17}+17}+\sqrt{34-2\sqrt{17}}+\sqrt{17}+15 \right)}

Свойства тригонометрических функций[править | править код]

Функция y = cos α — чётная, функции: y = sin α, y = tg α, y = ctg α — нечётные, то есть: sin  Синус  ( α ) = sin  Синус  α , \sin \left( - \alpha \right) = - \sin \alpha\,, cos  Косинус  ( α ) = cos  Косинус  α , \cos \left( - \alpha \right) = \cos \alpha\,, tg ( α ) = tg α , \mathop{\mathrm{tg}}\, \left( - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha\,, ctg ( α ) = ctg α . \mathop{\mathrm{ctg}}\, \left( - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha\,.

Для острых углов α < π 2 \alpha < \frac{ \pi}{2}\,\! справедливо: sin  Синус  ( π 2 α ) = cos  Косинус  α , \sin \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \cos \alpha\,, cos  Косинус  ( π 2 α ) = sin  Синус  α , \cos \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \sin \alpha\,, tg ( π 2 α ) = ctg α , \mathop{\mathrm{tg}}\, \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha\,, ctg ( π 2 α ) = tg α . \mathop{\mathrm{ctg}}\, \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha\,.

Для углов 0 < α < π 0 < \alpha < \pi \,\! справедливо: sin  Синус  ( π α ) = sin  Синус  α , \sin \left( \pi - \alpha \right) = \sin \alpha\,, cos  Косинус  ( π α ) = cos  Косинус  α , \cos \left( \pi - \alpha \right) = - \cos \alpha\,, tg ( π α ) = tg α , α π 2 . \mathop{\mathrm{tg}}\, \left( \pi - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha, \qquad \alpha \ne \frac{ \pi}{2}\,.

Рассмотрим треугольник ABO (см. Рис. 1). По теореме Пифагора: ( A B ) 2 + ( B O ) 2 = ( O A ) 2 , \left(AB \right)^2 + \left(BO \right)^2 = \left(OA \right)^2 \,, если OA = 1, то AB = sin α и OB = cos α, то есть sin  Синус  2 α + cos  Косинус  2 α = 1. ( 1 ) \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1. \qquad \qquad (1)\,

Если разделить выражение (1) на cos  Косинус  2 α , \cos^2 \alpha \,, то получим следующее тождество: 1 + tg 2 α = 1 cos  Косинус  2 α . ( 2 ) 1 + \mathop{\mathrm{tg}}\,^2 \alpha = \frac{1}{ \cos^2 \alpha}. \qquad \qquad (2) \,


Если разделить выражение (1) на sin  Синус  2 α , \sin^2 \alpha \,, то получим следующее тождество: 1 + 1 tg 2 α = 1 sin  Синус  2 α , ( 3 ) 1 + \frac{1}{ \mathop{\mathrm{tg}}\,^2 \alpha} = \frac{1}{ \sin^2 \alpha}, \qquad \qquad (3) \, или 1 + ctg 2 α = 1 sin  Синус  2 α . ( 4 ) 1 + \mathop{\mathrm{ctg}}\,^2 \alpha = \frac{1}{ \sin^2 \alpha}. \qquad \qquad (4) \,

Полезные тождества[править | править код]

1 ± sin  Синус  x = 2 sin  Синус  2 ( π 4 ± x 2 ) 1\pm \sin x = 2 \sin^2 \left (\frac {\pi}{4} \pm \frac x2 \right )

1 + cos  Косинус  x = 2 cos  Косинус  2 ( x 2 ) 1+\cos x = 2 \cos^2 \left ( \frac x2 \right )

1 cos  Косинус  x = 2 sin  Синус  2 ( x 2 ) 1-\cos x = 2 \sin^2 \left ( \frac x2 \right )

1 ± tg  Тангенс  x = 2 sin  Синус  ( π 4 ± x ) cos  Косинус  x 1\pm \tg x=\frac{\sqrt{2} \sin \left (\frac{\pi}{4}\pm x \right )}{\cos x}

1 ± ctg  Котангенс  x = 2 sin  Синус  ( π 4 ± x ) sin  Синус  x 1\pm \ctg x=\frac{\sqrt{2} \sin \left (\frac{\pi}{4}\pm x \right )}{\sin x}

sin  Синус  2 ( x ) + sin  Синус  2 ( y ) = 1 2 [ 2 cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) ] \sin^2(x)+\sin^2(y)=\frac 12 \left [ 2- \cos(2x)-\cos(2y)\right ]

sin  Синус  2 ( x ) sin  Синус  2 ( y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) ] \sin^2(x)-\sin^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2y)-\cos(2x)\right ]

cos  Косинус  2 ( x ) + cos  Косинус  2 ( y ) = 1 2 [ 2 + cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) ] \cos^2(x)+\cos^2(y)=\frac 12 \left [ 2+ \cos(2x)+\cos(2y)\right ]

cos  Косинус  2 ( x ) cos  Косинус  2 ( y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) ] \cos^2(x)-\cos^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2x)-\cos(2y)\right ]

sin  Синус  2 ( x ) + cos  Косинус  2 ( y ) = 1 2 [ 2 cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) ] \sin^2(x)+\cos^2(y)=\frac 12 \left [ 2- \cos(2x)+\cos(2y)\right ]

cos  Косинус  2 ( x ) sin  Синус  2 ( y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) ] \cos^2(x)-\sin^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2x)+\cos(2y)\right ]

sin  Синус  2 ( x + y ) = 1 2 [ sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) + 1 ] \sin^2(x+y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \sin(2y) - \cos(2x) \cos(2y) +1 \right ]

cos  Косинус  2 ( x + y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) + 1 ] \cos^2(x+y)=\frac 12 \left [ \cos(2x) \cos(2y) - \sin(2x) \sin(2y)+1 \right ]

sin  Синус  2 ( x y ) = 1 2 [ 1 sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) ] \sin^2(x-y)=\frac 12 \left [1-\sin(2x) \sin(2y)-\cos(2x) \cos(2y) \right ]

cos  Косинус  2 ( x y ) = 1 2 [ 1 + sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) + cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) ] \cos^2(x-y)=\frac 12 \left [1+\sin(2x) \sin(2y)+\cos(2x) \cos(2y) \right ]

sin  Синус  ( x + y ) + sin  Синус  ( x y ) = 2 sin  Синус  x cos  Косинус  y \sin (x+y)+\sin (x-y)=2\sin x \cos y

sin  Синус  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = 2 cos  Косинус  x sin  Синус  y \sin (x+y)-\sin (x-y)=2\cos x \sin y

sin  Синус  ( x + y ) + cos  Косинус  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( x + π 4 ) sin  Синус  ( y + π 4 ) \sin (x+y)+\cos (x-y)=2\sin \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \sin\left(y+\frac{\pi}{4}\right)

sin  Синус  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( x + π 4 ) cos  Косинус  ( y + π 4 ) \sin (x+y)-\cos (x-y)=- 2\cos \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \cos\left(y+\frac{\pi}{4}\right)

sin  Синус  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) ] \sin (x+y) \sin(x-y)= \frac 12 [\cos(2y)-\cos(2x)]

sin  Синус  ( x + y ) cos  Косинус  ( x + y ) = 1 2 [ sin  Синус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) + sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) ] \sin (x+y) \cos(x+y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \cos(2y)+\sin(2y) \cos(2x) \right ]

sin  Синус  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = 1 2 [ sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) ] \sin (x+y) \cos(x-y)= \frac 12 [\sin(2x)+\sin(2y)]

sin  Синус  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) 2 cos  Косинус  ( x y ) \sin (x+y) \tg (x-y)= \frac {\cos(2y)-\cos(2x)}{2\cos(x-y)}

sin  Синус  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) 2 sin  Синус  ( x y ) \sin (x+y) \ctg (x-y)= \frac {\sin(2x)+\sin(2y)}{2\sin(x-y)}

sin  Синус  ( x y ) cos  Косинус  ( x y ) = 1 2 [ sin  Синус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) ] \sin (x-y) \cos(x-y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \cos(2y)-\sin(2y) \cos(2x) \right ]

cos  Косинус  ( x + y ) + cos  Косинус  ( x y ) = 2 cos  Косинус  x cos  Косинус  y \cos(x+y)+\cos(x-y)=2\cos x \cos y

cos  Косинус  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = 2 sin  Синус  x sin  Синус  y \cos (x+y)-\cos (x-y)=- 2\sin x \sin y

cos  Косинус  ( x + y ) + sin  Синус  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( x + π 4 ) cos  Косинус  ( y + π 4 ) \cos (x+y)+\sin (x-y)=2\sin \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \cos\left(y+\frac{\pi}{4}\right)

cos  Косинус  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( x + π 4 ) sin  Синус  ( y + π 4 ) \cos (x+y)-\sin (x-y)= 2\cos \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \sin\left(y+\frac{\pi}{4}\right)

cos  Косинус  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = 1 2 [ cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) ] \cos (x+y) \cos(x-y)= \frac 12 [\cos(2x)+\cos(2y)]

cos  Косинус  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = 1 2 [ sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) ] \cos (x+y) \sin(x-y)= \frac 12 [\sin(2x)-\sin(2y)]

cos  Косинус  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) 2 cos  Косинус  ( x y ) \cos (x+y) \tg (x-y)= \frac {\sin(2x)-\sin(2y)}{2\cos(x-y)}

cos  Косинус  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) 2 sin  Синус  ( x y ) \cos (x+y) \ctg (x-y)= \frac {\cos(2x)+\cos(2y)}{2\sin(x-y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) + tg  Тангенс  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) \tg (x+y)+ \tg (x-y)=\frac{2\sin(2x)}{\cos(2x)+\cos(2y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) \tg (x+y)- \tg (x-y)=\frac{2\sin(2y)}{\cos(2x)+\cos(2y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) + ctg  Котангенс  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) \tg (x+y)+ \ctg (x-y)=\frac{2\cos(2y)}{\sin(2x)-\sin(2y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) \tg (x+y)- \ctg (x-y)=\frac{2\cos(2x)}{\sin(2y)-\sin(2x)}

tg  Тангенс  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) 2 cos  Косинус  ( x + y ) \tg (x+y) \sin(x-y)=\frac{\cos(2y)-\cos(2x)}{2\cos(x+y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) 2 cos  Косинус  ( x + y ) \tg (x+y) \cos(x-y)=\frac{\sin(2x)+\sin(2y)}{2\cos(x+y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) \tg (x+y) \tg (x-y)=\frac{\cos(2y)-\cos(2x)}{\cos(2x)+\cos(2y)}

tg  Тангенс  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) \tg (x+y) \ctg (x-y)=\frac{\sin(2x)+\sin(2y)}{\sin(2x)-\sin(2y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) + tg  Тангенс  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) \ctg (x+y)+ \tg (x-y)=\frac{2\cos(2y)}{\sin(2x)+\sin(2y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = 2 cos  Косинус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) \ctg (x+y)- \tg (x-y)=\frac{2\cos(2x)}{\sin(2x)+\sin(2y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) + ctg  Котангенс  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) \ctg (x+y)+ \ctg (x-y)=\frac{2\sin(2x)}{\cos(2y)-\cos(2x)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = 2 sin  Синус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) cos  Косинус  ( 2 y ) \ctg (x+y)- \ctg (x-y)=\frac{2\sin(2y)}{\cos(2x)-\cos(2y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) sin  Синус  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) 2 sin  Синус  ( x + y ) \ctg (x+y) \sin(x-y)=\frac{\sin(2x)-\sin(2y)}{2\sin(x+y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) cos  Косинус  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) 2 sin  Синус  ( x + y ) \ctg (x+y) \cos(x-y)=\frac{\cos(2x)+\cos(2y)}{2\sin(x+y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) tg  Тангенс  ( x y ) = sin  Синус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 y ) sin  Синус  ( 2 x ) + sin  Синус  ( 2 y ) \ctg (x+y) \tg (x-y)=\frac{\sin(2x)-\sin(2y)}{\sin(2x)+\sin(2y)}

ctg  Котангенс  ( x + y ) ctg  Котангенс  ( x y ) = cos  Косинус  ( 2 x ) + cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 y ) cos  Косинус  ( 2 x ) \ctg (x+y) \ctg (x-y)=\frac{\cos(2x)+\cos(2y)}{\cos(2y)-\cos(2x)}

ctg  Котангенс  x + tg  Тангенс  x = 2 sin  Синус  ( 2 x ) \ctg x+ \tg x=\frac{2}{\sin(2x)}

ctg  Котангенс  x tg  Тангенс  x = 2 cos  Косинус  ( 2 x ) sin  Синус  ( 2 x ) \ctg x- \tg x=\frac{2 \cos(2x)}{\sin(2x)}

tg  Тангенс  n x = sin  Синус  n ( 2 x ) [ 1 + cos  Косинус  ( 2 x ) ] n \tg^n x=\frac{\sin^n(2x)}{[1+\cos(2x)]^n}

tg  Тангенс  ( 3 x ) = tg  Тангенс  x tg  Тангенс  ( π 3 + x ) tg  Тангенс  ( π 3 x ) \tg (3x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{3}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{3}-x\right )

tg  Тангенс  ( 5 x ) = tg  Тангенс  x tg  Тангенс  ( π 5 + x ) tg  Тангенс  ( π 5 x ) tg  Тангенс  ( 2 π 5 + x ) tg  Тангенс  ( 2 π 5 x ) \tg (5x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{5}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{5}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{2\pi}{5}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{2\pi}{5}-x\right )

tg  Тангенс  ( 7 x ) = tg  Тангенс  x tg  Тангенс  ( π 7 + x ) tg  Тангенс  ( π 7 x ) tg  Тангенс  ( 2 π 7 + x ) tg  Тангенс  ( 2 π 7 x ) tg  Тангенс  ( 3 π 7 + x ) tg  Тангенс  ( 3 π 7 x ) \tg (7x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{7}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{2\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{2\pi}{7}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{3\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{3\pi}{7}-x\right )

k = 0 n cos  Косинус  ( 2 k x ) = sin  Синус  ( 2 n + 1 x ) 2 n + 1 sin  Синус  x \prod \limits _{k=0}^n \cos \left (2^k x \right )=\frac{\sin \left ( 2^{n+1} x \right )}{2^{n+1} \cdot \sin x}

k = 0 n cos  Косинус  ( x 2 k ) = sin  Синус  ( 2 x ) 2 n + 1 sin  Синус  ( x 2 n ) \prod \limits _{k=0}^n \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin(2x)}{2^{n+1} \cdot \sin \left (\frac{x}{2^n}\right )}

k = 1 n cos  Косинус  ( x 2 k ) = sin  Синус  x 2 n sin  Синус  ( x 2 n ) \prod \limits _{k=1}^n \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin x}{2^{n} \cdot \sin \left (\frac{x}{2^n}\right )}

k = 0 cos  Косинус  ( x 2 k ) = sin  Синус  ( 2 x ) 2 x \prod \limits _{k=0}^{\infty} \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin(2x)}{2x}

k = 1 cos  Косинус  ( x 2 k ) = sin  Синус  x x \prod \limits _{k=1}^{\infty} \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin x}{x}

Производные и интегралы[править | править код]

Все тригонометрические функции непрерывно дифференцируемы на всей области определения:

( sin  Синус  x ) = cos  Косинус  x , ( \sin x )' = \cos x \,,

( cos  Косинус  x ) = sin  Синус  x , ( \cos x )' = -\sin x \,,

( tg  Тангенс  x ) = 1 cos  Косинус  2 x , ( \tg x )' = \frac{1}{\cos ^2 x},

( ctg  Котангенс  x ) = 1 sin  Синус  2 x . ( \ctg x )' = -\frac{1}{\sin ^2 x}.

Интегралы тригонометрических функций на области определения выражаются через элементарные функции следующим образом:

sin  Синус  x d x = cos  Косинус  x + C , \int\sin x\, dx = -\cos x + C \,,

cos  Косинус  x d x = sin  Синус  x + C , \int\cos x\, dx = \sin x + C \,,

tg  Тангенс  x d x = ln  Натуральный логарифм  | cos  Косинус  x | + C , \int\tg x\, dx = -\ln \left| \cos x\right| + C \,,

ctg  Котангенс  x d x = ln  Натуральный логарифм  | sin  Синус  x | + C . \int\ctg x\, dx = \ln \left| \sin x \right| + C \,.

История[править | править код]

Линия синуса у индийских математиков первоначально называлась अर्धज्या, ардха-джья̄ («полутетива»), затем слово ардха- (अर्ध) было отброшено и линию синуса стали называть просто джья̄ (ज्या). Но чаще использовался синоним джӣва, «живой» (जीबा). Арабские переводчики не перевели слово джӣва арабским словом ватар (وتر), обозначающим тетиву и хорду, а транскрибировали арабскими буквами и стали называть линию синуса джӣба (произношение جيبا). Так как в арабском языке краткие гласные не обозначаются, а долгое ӣ в слове джӣба обозначается так же, как полугласная й (جيب), Герардо Кремонский интерпретировал слово как джайб, что буквально обозначает «впадина», «пазуха» и перевёл его на латынь словом sinus, имеющим то же значение.[4]

Современное обозначение синуса sin  Синус  \sin и косинуса cos  Косинус  \cos введено Леонардом Эйлером в XVIII веке.

Термины «тангенс» (от лат. tangens, «касающийся») и «секанс» (secans, «секущий») были введены датским математиком Томасом Финке (1561—1656) в его книге «Геометрия круглого» (Geometria rotundi, 1583)

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. В западной традиции tan.
  2. В западной традиции cot.
  3. В западной традиции csc.
  4. Online Etymology Dictionary. Sine.