Popis trigonometrijskih jednakosti

Trigonometrijske jednakosti pokazuju poveznice između pojedinih trigonometrijskih funkcija. Ti izrazi su istiniti za svaku odabranu vrijednost određene varijable (kuta ili nekog drugog broja). Kako su trigonometrijske funkcije međusobno povezane pomoću vrijednosti jedne, moguće je izraziti neku drugu funkciju. Jednakosti se koriste za pojednostavljenje izraza koji uključuju trigonometrijske funkcije.
Nazivlje
Kutovi
Predložak:Glavni Nazivi kutova se daju prema slovima grčkog alfabeta kao što su alfa (α), beta (β), gama (γ), delta (δ) i theta (θ). Mjerne jedinice za mjerenje kutova su stupnjevi, radijani i gradi:
- 1 puni krug = 360 stupnjeva = 2 radijana = 400 gradi.
Sljedeća tablica prikazuje pretvorbu mjernih jedinica za određene veličine kutova:
| Stupnjevi | 30° | 60° | 120° | 150° | 210° | 240° | 300° | 330° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Radijani | ||||||||
| Gradi | 33⅓ | 66⅔ | 133⅓ | 166⅔ | 233⅓ | 266⅔ | 333⅓ | 366⅔ |
| Stupnjevi | 45° | 90° | 135° | 180° | 225° | 270° | 315° | 360° |
| Radijani | ||||||||
| Gradi | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 |
Kutovi se u trigonometriji najčešće izražavaju u radijanima i to bez mjerne jedinice, stupnjevi s oznakom ° se manje koriste, a gradi izrazito rijetko.
Trigonometrijske funkcije
Predložak:Glavni Primarne trigonometrijske funkcije su sinus i kosinus kuta. Sinus se označava sa sinθ, a kosinus s cosθ pri čemu je θ naziv kuta.
Tangens (tg, tan) kuta je omjer sinusa i kosinusa:
S druge strane, imamo i recipročne funkcije pri čemu je kosinusu recipročan sekans (sec), sinusu kosekans(csc, cosec), a tangensu kotangens (ctg, cot):
Inverzne funkcije
Predložak:Glavni Inverzne trigonometrijske funkcije ili arkus funkcije su inverzne funkcije trigonometrijskim funkcijama. Prema tome imamo, arkus sinus (arcsin, asin) je inverzna funkcija sinusnoj funkciji, pri čemu vrijedi da je
i
U sljedećoj tablici su prikazane i druge komplementarne inverzne funkcije i kratice:
| Trigonometrijska funkcija | Sinus | Kosinus | Tangens | Sekans | Kosekans | Kotangens |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kratica | ||||||
| Inverzna trigonometrijska funkcija | Arkus sinus | Arkus kosinus | Arkus tangens | Arkus sekans | Arkus kosekans | Arkus kotangens |
| Kratica |
Pitagorina trigonometrijska jednakost
Pitagorina trigonometrijska jednakost ili temeljni identitet trigonometrije je jedna od osnovnih trigonometrijskih jednakosti i prikazuje odnos između sinusa i kosinusa:
gdje cos2 θ znači (cos(θ))2 i sin2 θ znači (sin(θ))2.
Izraz je u biti izvedenica Pitagorinog poučka i proizilazi iz jednakosti koja vrijedi za jediničnu kružnicu. Ova jednadžba može biti riješena za sinus i za kosinus:
Povezane jednakosti
Podijelivši Pitagorinu jednakost s cos2 θ ili sa sin2 θ dobivamo sljedeće dvije jednakosti:
Koristeći navedene jednakosti te omjere koji su korišteni pri definiranju trigonometrijskih funkcija, mogu se izvesti trigonometrijske jednakosti gdje je jedna trigonometrijska funkcija prikazana pomoću druge:
| in terms of | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
Ostale funkcije korištene u prošlosti

Pojedine trigonometrijske fukcije više nisu u uporabi. Versinus, koversinus, haversinus i eksekans su se koristile pri navigaciji, a haversinusna formula se koristila za računanje udaljenosti dviju točaka na sferi.
| Ime | Kratica | Vrijednost[2] |
|---|---|---|
| Versinus | ||
| Verkosinus | ||
| Koversinus | ||
| Koverkosinus | ||
| Haversinus | ||
| Haverkosinus | ||
| Hakoversinus | ||
| Hakoverkosinus | ||
| Eksekans | ||
| Ekskosekans | ||
| Tetiva |
Simetrija, pomak i periodičnost
Proučavajući jediničnu kružnicu mogu se uvidjeti pojedina svojstva trigonometrijske kružnice kao što su simetrija, razni pomaci i periodičnost funkcija. Formule u sljedeće dvije tablice se često nazivaju formule redukcije.
Simetrija
Kada neku trigonometrijsku funkciju odbijemo za određeni kut (npr. π,π/2) rezultat često bude neka druga trigonometrijska funkcija.
| Odbitak za [3] | Odbitak za [4] |
Odbitak za |
|---|---|---|
Pomaci i periodičnost
Pomicanjem funkcije za određeni kut također se kao rezultat dobije neka druga trigonometrijska funkcija koja rezultat prikaže jednostavnije. To možemo vidjeti u primjerima pomaka za π/2, π i 2π radijana. S obzirom na to da su trigonomterijeske funkcije periodične, ovisno o funkciji za π (tangens i kotangens funkcija) ili 2π (sinus i kosinus funkcija), tada nova funkcija poprima istu vrijednost.
| Pomak za π/2 | Pomak za π Period for tan and cot[5] |
Pomak za 2π Period for sin, cos, csc and sec[6] |
|---|---|---|
Zbroj i razlika kutova
Ove trigonometrijske jednakosti se nazivaju adicijske formule. Otkrio ih je prezijski matematičar Abū al-Wafā' Būzjānī u 10. stoljeću. Eulerova formula može pomoći pri dokazivanju ovih jednakosti.
| Sinus | [7] |
|---|---|
| Kosinus | [8] |
| Tangens | [9] |
| Arkus sinus | [10] |
| Arkus kosinus | [11] |
| Arkus tangens | [12] |
Matrični oblik
Predložak:Glavni Trigonometrijske formule zbroja i razlike za sinus i kosinus mogu biti zapisani u obliku matrice.
Sinus i kosinus zbroja beskonačno mnogo veličina
Tangens zbroja konačno mnogo veličina
Neka je (za k ∈ {0, ..., n}) k-ti stupanj osnovnog simetričnog polinoma pri čemu je
za i ∈ {0, ..., n} pa slijedi
Tada vrijedi da je
u ovisnosti o broju n.
Na primjer:
i tako dalje. Navedena jednakost se može dokazati matematičkom indukcijom.[13]
Sekans i kosekans zbroja konačno mnogo veličina
gdje je k-ti stupanj osnovnog simetričnog polinoma za n varijabla xi = tan θi, i = 1, ..., n, a broj veličina u nazivniku ovisi o n.
Na primjer,
Jednakosti za višestruke kutove
| Tn je n-ti Čebiševljev polinom | |
|---|---|
| Sn je n-ti polinom širine | |
| De Moivreova formula, je imaginarna jedinica | [14] |
Trigonomterijske jednakosti dvostrukih, trostrukih i polovičnih kutova
| Formule dvostrukog kuta[15] | |||
|---|---|---|---|
|
| |||
| Formule trostrukog kuta | |||
|
| |||
| Formule polovičnog kuta[16] | |||
|
| |||
Sinus, kosinus i tangens višestrukih kutova
Čebiševljeva metoda
Čebiševljeva metoda je rekurzivni algoritam za nalaženje formula n-tih višestrukih kutova poznavajući (n − 1)-te i (n − 2)-te formule.[17]
gdje je H/K = tan(n − 1)x.
Tangens prosjeka
Ako su α ili β jednaki 0 tada dobivamo formulu za tangens polovičnog kuta.
Vièteov beskonačni produkt
Jednakosti potenciranih trigonometrijskih funkcija
| Sinus | Kosinus | Druge |
|---|---|---|
Za izvode potencija sinus i kosinusa kuta se koriste De Moivreova formula, Eulerov poučak i binomni poučak.
| Kosinus | Sinus | |
|---|---|---|
Formule pretvorbi umnoška u zbroj i zbroja u umnožak
|
|
Druge povezane jednakosti
Ako su x, y i z bilo kojeg trokuta, tada vrijedi
odnosno
Hermiteova kotangensova jednakost
Charles Hermite je pokazao da vrijedi određena jednakost[20] gdje su varijable a1, ..., an kompleksni brojevi. Neka je
te u slučaju kada je A1,1, dobiva se prazan produkt, koji je jednak 1. Općenito se dobiva sljedeća vrijednost:
U najjednostavnijem slučaju za n = 2 vrijedi:
Ptolemejev teorem
Ove jednakosti predstavljaju trigonometrijski oblik ptolomejevog teorema.
Linearne kombinacije
Predložak:Glavni Bilo koja linearna kombinacija sinusnih valova istih perioda ili frekvencija s različitim faznim pomacima je također sinusni val s istom periodom ili frekvencijom s različitim faznim pomakom. Kod nenulte linearne kombinacije sinusnog i kosinusnog vala ,[21] se dobiva
gdje je
što je ekvivalentno s
ili čak s
Općenito za proizvoljan fazni pomak vrijedi
gdje je
i
Lagrangeove trigonometrijske jednakosti
Ove jednakosti su ime dobili po Josephu Louisu Lagrangeu.[22][23]
S njima je povezana funkcija koja se naziva Dirichletova jezgra.
Ostali oblici zbrojeva trigonometrijskih funkcija
Zbroj sinusa i kosinusa s varijablama u aritmetičkom nizu [24]:
Za bilo koji a i b vrijedi:
gdje je atan2(y, x) poopćenje funkcije arctan(y/x) koja pokriva cijeli kružni opseg.
Koristeći Gudermannovu funkciju koja povezuje cirkularne i hiperbolne trigonometrijske funkcije bez korištenja kompleksnih brojeva može se iskoristiti sljedeći izraz:
Ako su x, y i z ako su kutovi bilo kojeg trokuta odnosno x + y + z = π, tada je
Određene linearne frakcionalne transformacije
Predložak:Glavni Ako je ƒ(x) dan linearnom frakcionalnom transformacijom
i slično tome
tada vrijedi
Kraće rečeno, ako je za sve α funkcija ƒα baš ta gore prikazana funkcija ƒ tada vrijedi da je
Jednakosti inverznih trigonometrijskih funkcija
Kompozicija trigonometrijskih i inverznih trigonometrijskih funkcija
Povezanost s kompleksnom eksponencijalnom funkcijom
- [25] Ovaj se izraz naziva Eulerova formula,
- Ovaj se izraz naziva Eulerov identitet,
odnosno
gdje je .
Povezanost s beskonačnim produktima
Predložak:Glavni Pri rješavanju specijalnih funkcija, različite koristimo formule koje povezuju beskonačni produkt i trigonometrijske funkcije:[28][29]
Jednakosti bez varijabli
Jednakost bez varijabli
je poseban slučaj jednakosti s jednom varijablom:
Nadalje, također vrijedi da je
Mnogo jednakosti ima osnovu u izrazima kao što su[30]:
i
Njihovom kombinacijom dobivamo:
Ako je n neparan broj(n = 2m + 1) korištenjem simetrije dobivamo
Određivanje broja π
Mnemonički zapis za neke vrijednosti sinusa i kosinusa
Zlatni rez φ
Euklidova jednakost
Infinitezimalni račun
Derivacije
Predložak:Glavni Koristeći infinitezimalni račun, kutovi pri računanju moraju biti u radijanima. Derivacije trigonometrijskih funkcija mogu se odrediti pomoću dva limesa:
Deriviranjem trigonometrijskih funkcija dobivaju se sljedeće jednakosti i pravila:[31][32][33]
Integrali
Eksponencijalne definicije trigonometrijskih funkcija
| Funkcija | Inverzna funkcija[34] |
|---|---|
Weierstrassova supstitucija
Ako je
tada vrijedi[35]
gdje je eix = cos(x) + i sin(x), što ponekad skraćeno pišemo kao cis(x).
Vidi još
- Trigonometrija
- Dokazi trigonometrijskih jednakosti
- Pitagorina trigonometrijska jednakost
- Jedinična kružnica
- Trigonometrijske konstante
- Primjena trigonometrije
- Formula tangensa polovičnih kutova
- Pitagorin poučak
- Kosinusni poučak
- Sinusni poučak
- Tangensni poučak
- Mollweideova formula
- Popis derivacija trigonometrijskih funkcija
- Popis integrala trigonometrijskih funkcija
- Hiperbolna funkcija
- Versinus
Bilješke
Izvori
Vanjske poveznice
- Values of Sin and Cos, expressed in surds, for integer multiples of 3° and of 5⅝°, Csc and Sec, Tan.
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 73, 4.3.45
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 78, 4.3.147
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.13–15
- ↑ Predložak:Citiranje časopisa
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.9
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.7–8
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.16
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.17
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.18
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 80, 4.4.42
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 80, 4.4.43
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 80, 4.4.36
- ↑ Predložak:Cite journal
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 74, 4.3.48
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.24–26
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.20–22
- ↑ Ken Ward's Mathematics Pages, http://www.trans4mind.com/personal_development/mathematics/trigonometry/multipleAnglesRecursiveFormula.htm Predložak:Webarchive
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.31–33
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.34–39
- ↑ Warren P. Johnson, "Trigonometric Identities à la Hermite", American Mathematical Monthly, volume 117, number 4, April 2010, pages 311–327
- ↑ Proof at http://pages.pacificcoast.net/~cazelais/252/lc-trig.pdf Predložak:Webarchive
- ↑ Predložak:Cite journal
- ↑ Predložak:Cite book
- ↑ Michael P. Knapp, Sines and Cosines of Angles in Arithmetic Progression Predložak:Webarchive
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 74, 4.3.47
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 71, 4.3.2
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 71, 4.3.1
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 75, 4.3.89–90
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 85, 4.5.68–69
- ↑ Weisstein, Eric W., "Sine" from MathWorld
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 77, 4.3.105–110
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 82, 4.4.52–57
- ↑ Predložak:Cite book
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 80, 4.4.26–31
- ↑ Abramowitz and Stegun, p. 72, 4.3.23