определение, формула, таблица, график, свойства
Определение
Арксинус (arcsin) – это обратная тригонометрическая функция.
Арксинус x определяется как функция, обратная к синусу x, при -1≤x≤1.
Если синус угла у равен х (sin y = x), значит арксинус x равняется y:
arcsin x = sin-1 x = y
Примечание: sin-1x означает обратный синус, а не синус в степени -1.
Например:
arcsin 1 = sin-1 1 = 90° (π/2 рад)
График арксинуса
Функция арксинуса пишется как y = arcsin (x). График в общем виде выглядит следующим образом (-1≤x≤1, -π/2≤y≤π/2):
Свойства арксинуса
Ниже в табличном виде представлены основные свойства арксинуса с формулами.
Таблица арксинусов
| x | arcsin x (рад) | arcsin x (°) |
| -π/2 | -90° | |
| -√3/2 | -π/3 | -60° |
| -√2/2 | -π/4 | -45° |
| -1/2 | -π/6 | -30° |
| 0 | 0° | |
| 1/2 | π/6 | 30° |
| √2/2 | π/4 | 45° |
| √3/2 | π/3 | 60° |
| π/2 | 90° |
microexcel.ru
Повторим тригонометрию: арксинус
Доброго времени суток! Сегодня я бы хотел повторить с вами тригонометрию. Нашей темой будет арксинус.
Укажем три свойства функции y = sin x на отрезке [-π/2; π/2]:
1) функция непрерывна,
2) на концах отрезка принимает значения -1 и 1,
3) возрастает.
Эти три условия позволяют нам утверждать, что для любого значения a из отрезка [-1; 1] , уравнение sinx = a на отрезке [-π/2; π/2] имеет решение и притом только одно.
Можно сказать и так: arcsin a – это единственный корень системы
Итак, под записью arcsin a мы понимаем число, которое удовлетворяет двум условиям:
1) -π/2 ≤ arcsin a ≤ π/2 и 2) sin (arcsin a) = a .
Отметим, что запись «arcsin a» будет числом, если -1 ≤a ≤ 1. В противном случае эта запись теряет смысл.
Точку, соответствующую числу arcsin a, удобно отмечать и на числовой окружности (рис. 2).
Из точки a оси ординат проведем перпендикуляр к этой оси и точку его пересечения с правой полуокружностью обозначим буквой М. На точке М имеем бесконечно много чисел. Среди них находится и число arcsin a – число из отрезка [-π/2; π/2].
Число arcsin a, при девяти табличных значениях числа a, можно (и нужно) записывать в более простой форме (см. рис. 3).
Задача 1. Почему данные записи не имеют смысла (не являются числами):
Решение.
Запись arcsin a является числом лишь при условии -1 ≤ a ≤ 1. В приведенных записях это условие нарушено:
Задача 2. При каких значениях переменной x выражение arcsin(2 — |x- 3|) имеет смысл?
Решение.
Запись arcsin a имеет смысл тогда и только тогда, когда -1 ≤ a ≤ 1. Ответом нашей задачи будет решение двойного неравенства: -1 ≤ 2 — |x- 3| ≤1.
Задача 3. Найти значение числового выражения (вычислить):
Решение.
Задача 4. Вычислить: а) sin (arcsin 0,3) + sin (arcsin(-0,2));
Решение.
Воспользуемся равенством sin (arcsin a) = a .
а) sin (arcsin 0,3) + sin (arcsin (-0,2)) = 0,3 – 0,2 = 0,1.
Абитуриентам на заметку
Действительно, так как -π/2 ≤ arcsin x≤ π/2 , то cos (arcsin x) ≥ 0 . Следовательно:
Задача 5. Вычислить cos (arcsin(–0,8)) .
Решение.
Задача 6. Вычислить cos (arcsin 0,6 – arcsin 0,8) .
Решение.
Три свойства арксинуса
1) Арксинусы противоположных чисел противоположные числа:
arcsin(–a) = –arcsin a
Действительно, график функции y = sin x симметричен относительно начала координат и, значит, противоположным числам
arcsin a + arcsin(-a) = 0, откуда и получим arcsin(-a) = — arcsina (см. рис. 1).
В справедливости равенства легко убедится и с помощью числовой окружности (см. рис. 2).
Задача 7.
Вычислить:
Решение.
Так как числа (a – b) и (b – a) противоположные, то arcsin (a –b) = -arcsin (b –a).
2) Если a > b,то arcsin a > arcsin b и обратно, если arcsin a > arcsin b , то a > b.
Понятно, что числа a и b принадлежат отрезку [-1 ; 1].
Убедиться в справедливости этого свойства можно из рисунков 1 или 2.
Задача 8. Расположить числа в порядке возрастания:
Решение. Так как
Задача 9. Принадлежит ли число arcsin (-0,75) интервалу (-1,06; -0,78)?
Решение. Из рисунка 3 замечаем, что
Ответ: да, принадлежит.
Задача 10. Решить неравенство arcsin(2x – 3) > arcsin(x – 2).
Решение.
3) Равенство arcsin a = arcsin b равносильно системе из двух условий: 1) a = b; 2) -1 ≤ a ≤ 1.
Разумеется, что в двойном неравенстве вместо числа a можно взять число b.
Задача 11. Решить уравнение: arcsin(|2x + 2| – 0,5 ) = arcsin (x + 2).
Решение.
Уравнение sin x = a
Областью значений функции y = sinx является отрезок [-1; 1], следовательно, уравнение sinx = a имеет решение тогда и только тогда, когда -1 ≤ a ≤ 1.
Пусть a некоторое внутреннее число из отрезка [-1; 1]. На числовой окружности имеем две точки, ордината которых равна числу a: точки M и N на рисунке 2.
Решить уравнение sinx = a – это значит найти все числа на этих точках.
Одно из чисел на точке М мы знаем – это число arcsin a, следовательно, с его помощью можем получить все числа этой точки: x = arcsin a + 2πn, где n = 0; ±1; ±2; … .
Теперь найдем одно из чисел точки N, а затем и все числа этой точки.
Так как точки M и K симметричны относительно оси абсцисс (MK– вертикальная хорда окружности), то число (-arcsin a) находится на точке K, а так как KN– диаметр, то число -arcsin a + π находится на точке N.
Теперь запишем все числа точки N: x = -arcsina + π + 2πn, где n = 0; ±1; ±2; … .
Формулы, задающие числа на точках M и N, можно объединить в одну:
При четных значениях k (k = 0; ±2; ±4; …) мы получим числа точки M, а при нечетных значениях k (k = ±1; ±3; ±5; …) – числа точки N.
Для девяти табличных значений числа a решение уравнения sin x = a, естественно, надо записывать в упрощенном виде http://www.tutoronline.ru/blog/prosteishie-trigonometricheskie-uravnenia.
Задача 12. Решить уравнения: а) sin x = -π/3; б) sin x = 0,3; в) sin x = -0,4.
Решение.
а) уравнение не имеет решений, т.к. –π/3 < -1;
Задача 13. Решить уравнение
Решение. Данное уравнение равносильно системе
Спасибо за внимание! Жду Вас на своих занятиях! Репетитор Карен Мартиросян.
© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Арксинус. Решение простейших уравнений с синусом. Часть 2
Арксинусом числа \(a\) (\(a∈[-1;1]\)) называют число \(x∈[-\frac{π}{2};\frac{π}{2}]\) синус которого равен \(a\) т.е.
\(\arcsin a=x\) \(<=>\) \(\sin x=a\)
Примеры:
\(\arcsin{\frac{\sqrt{2}}{2}}=\frac{π}{4}\) потому что \(\sin \frac{π}{4}=\frac{\sqrt{2}}{2}\) и \(\frac{π}{4}∈[-\frac{π}{2}; \frac{π}{2}]\)
\(\arcsin 1=\frac{π}{2}\) потому что \(\sin\frac{π}{2}=1\) и \(\frac{π}{2}∈[-\frac{π}{2};\frac{π}{2}]\)
\(\arcsin 0=0\) потому что \(\sin 0=0\) и \(0∈[-\frac{π}{2};\frac{π}{2}] \)
\(\arcsin\sqrt{3}\) – не определен, потому что \(\sqrt{3}>1\)
Проще говоря, арксинус обратен синусу.
На круге это выглядит так:
Как вычислить арксинус?
Чтобы вычислить арксинус — нужно ответить на вопрос: синус какого числа (лежащего в пределах от \(-\frac{π}{2}\) до \(\frac{π}{2}\) ) равен аргументу арксинуса?
Например, вычислите значение арксинуса:
а) \(\arcsin(-\frac{1}{2})\)
б) \(\arcsin(\frac{\sqrt{3}}{2})\)
в) \(\arcsin(-1)\)
а) Синус какого числа равен \(-\frac{1}{2}\)? Или в более точной формулировке можно спросить так: если \(\sin x=-\frac{1}{2}\), то чему равен \(x\)? Причем, обратите внимание, нам нужно такое значение, которое лежит между \(-\frac{π}{2}\) и \(\frac{π}{2}\). Ответ очевиден:
\(\arcsin(-\frac{1}{2})=-\frac{π}{6}\)
б) Синус какого числа равен \(\frac{\sqrt{3}}{2}\)? Кто-то вспоминает тригонометрический круг, кто-то таблицу, но в любом случае ответ \(\frac{π}{3}\).
\(\arcsin(-\frac{\sqrt{3}}{2})=-\frac{π}{3}\)
в) Синус от чего равен \(-1\)?
Иначе говоря, \(\sin x=-1\), \(x=\) ?
\(\arcsin(-1)=-\frac{π}{2}\)
Тригонометрический круг со всеми стандартными арксинусами:
Зачем нужен арксинус? Решение уравнения \(\sin x=a\)
Чтобы понять зачем придумали арксинус, давайте решим уравнение: \(\sin x=\frac{1}{2}\).
Это не вызывает затруднений:
\( \left[ \begin{gathered}x=\frac{π}{6}+2πn, n∈Z\\ x=\frac{5π}{6}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
Внимание! Если вдруг затруднения всё же были, то почитайте здесь о решении простейших уравнений с синусом.
А теперь решите уравнение: \(\sin x=\frac{1}{3}\).
Что тут будет ответом? Не \(\frac{π}{6}\), не \(\frac{π}{4}\), даже не \(\frac{π}{7}\) — вообще никакие привычные числа не подходят, однако при этом очевидно, что решения есть. Но как их записать?
Вот тут-то на помощь и приходит арксинус! Значение правой точки равно \(\arcsin\frac{1}{3}\), потому что известно, что синус равен \(\frac{1}{3}\). Длина дуги от \(0\) до правой точки тогда тоже будет равна \(\arcsin\frac{1}{3}\). Тогда чему равно значение второй точки? С учетом того, что правая точка находится на расстоянии равному \(\arcsin\frac{1}{3}\) от \(π\), то её значение составляет \(π- \arcsin\frac{1}{3}\).
Ок, значение этих двух точек нашли. Теперь запишем полный ответ: \( \left[ \begin{gathered}x=\arcsin \frac{1}{3}+2πn, n∈Z\\ x=π-\arcsin \frac{1}{3}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\) Без арксинусов решить уравнение \(\sin x=\frac{1}{3}\) не получилось бы. Как и уравнение \(\sin x=0,125\), \(\sin x=-\frac{1}{9}\), \(\sin x=\frac{1}{\sqrt{3}}\) и многие другие. Фактически без арксинуса мы можем решать только \(9\) простейших уравнений с синусом:
С арксинусом – бесконечное количество.
Пример. Решите тригонометрическое уравнение: \(\sin x=\frac{1}{\sqrt{3}}\).
Решение:
Ответ: \( \left[ \begin{gathered}x=\arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}+2πn, n∈Z\\ x=π-\arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
Пример. Решите тригонометрическое уравнение: \(\sin x=\frac{1}{\sqrt{2}}\).
Решение:
Кто поторопился написать ответ \( \left[ \begin{gathered}x=\arcsin \frac{1}{\sqrt{2}}+2πn, n∈Z\\ x=π-\arcsin \frac{1}{\sqrt{2}}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\), тот на ЕГЭ потеряет 2 балла. Дело в том, что в отличии от прошлых примеров \(\arcsin \frac{1}{\sqrt{2}}\) — вычислимое значение, но чтобы это стало очевидно нужно избавиться от иррациональности в знаменателе аргумента. Для этого умножим и числитель и знаменатель дробь на корень из двух \(\frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{1 \cdot \sqrt{2}}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}}= \frac{\sqrt{2}}{2}\). Таким образом, получаем:
\(\arcsin \frac{1}{\sqrt{2}} = \arcsin \frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{π}{4}\)
Значит в ответе вместо арксинусов нужно написать \(\frac{π}{4}\).
Ответ: \( \left[ \begin{gathered}x=\frac{π}{4}+2πn, n∈Z\\ x=\frac{3π}{4}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
Пример. Решите тригонометрическое уравнение: \(\sin x=\frac{7}{6}\).
Решение:
И вновь тот, кто поторопился написать \( \left[ \begin{gathered}x= \arcsin \frac{7}{6}+2πn, n∈Z\\ x=π- \arcsin\frac{7}{6}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\) на ЕГЭ потеряет \(2\) балла. Что не так? – спросите вы. Ведь точно не табличное значение, почему нельзя написать \(\arcsin\frac{7}{6}\)? Пролистайте до самого верха, туда, где было определение арксинуса. Там написана маленькая, но очень важная деталь – аргумент арксинуса должен быть меньше или равен \(1\) и больше или равен \(-1\). Ведь синус не может выходить за эти пределы! И если решить уравнение с помощью круга, а не бездумно пользоваться готовыми формулами, то станет очевидно, что у такого уравнения решений нет.
Ответ: решений нет.
Думаю, вы уловили закономерность.
Если \(\sin x\) равен не табличному значению между \(1\) и \(-1\), то решения будут выглядеть как: \( \left[ \begin{gathered}x= \arcsin a +2πn, n∈Z\\ x=π- \arcsin a +2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
Арксинус отрицательного числа
Прежде чем научиться решать тригонометрические уравнения с отрицательным синусом советую запомнить формулу:
\(\arcsin({-a})=-\arcsin a\)
Если хотите понять логику этой формулы, внимательно рассмотрите картинку ниже:
Примеры:
\(\arcsin(-0,7)=-\arcsin 0,7\)
\(\arcsin(-\frac{\sqrt{3}}{2})=-\arcsin\frac{\sqrt{3}}{2}=-\frac{π}{6}\)
\(\arcsin(-\frac{\sqrt{7}}{2}) \neq -\arcsin\frac{\sqrt{7}}{2}\)
Удивил последний пример? Почему в нем формула не работает? Потому что запись \(\arcsin(-\frac{\sqrt{7}}{2})\) в принципе неверна, ведь \(-\frac{\sqrt{7}}{2}<-1\), а значит арксинус от \(-\frac{\sqrt{7}}{2}\) взять нельзя – он не вычислим, не существует, точно также как \(\sqrt{-5}\) или \(\frac{3}{0}\).
Пример. Решите тригонометрическое уравнение: \(\sin x=-\frac{1}{\sqrt{3}}\).
Решение:
Можно воспользоваться готовой формулой и написать:
\( \left[ \begin{gathered}x=\arcsin (-\frac{1}{\sqrt{3}})+2πn, n∈Z\\ x=π-\arcsin (-\frac{1}{\sqrt{3}})+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
\( \left[ \begin{gathered}x=-\arcsin (\frac{1}{\sqrt{3}})+2πn, n∈Z\\ x=π+\arcsin (\frac{1}{\sqrt{3}})+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
Но я фанатка круга, поэтому:
Ответ: \( \left[ \begin{gathered}x=-\arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}+2πn, n∈Z\\ x=π+\arcsin \frac{1}{\sqrt{3}}+2πl, l∈Z\end{gathered}\right.\)
На всякий случай, уточню, что при решении уравнений написанное синим писать не обязательно – это скорее пояснения, как надо рассуждать.
Смотрите также:
Синус
Тригонометрические уравнения
Arccos arcsin arctg arcctg — Вэб-шпаргалка для интернет предпринимателей!
Содержание
- 1 Арксинус, arcsin
- 2 Арккосинус, arccos
- 3 Четность
- 4 Свойства — экстремумы, возрастание, убывание
- 5 Таблица арксинусов и арккосинусов
- 6 Формулы
- 7 Синус арксинуса, косинус арккосинуса и т.п.
- 8 Арксинус синуса, арккосинус косинуса и т.п.
- 9 Связи между arcsin, arccos, arctg и arcctg противоположных чисел
- 10 Сумма арксинуса и арккосинуса числа, сумма арктангенса и арккотангенса числа
- 11 Синус от арккосинуса, тангенс от арксинуса и иже с ними
- 12 arcsin через arccos, arctg и arcctg; arccos через arcsin, arctg и arcctg и т.п.
- 13 Некоторые другие формулы
Арксинус, arcsin
Определение и обозначения
Арксинус иногда обозначают так:
.
График функции арксинус
График арксинуса получается из графика синуса, если поменять местами оси абсцисс и ординат. Чтобы устранить многозначность, область значений ограничивают интервалом , на котором функция монотонна. Такое определение называют главным значением арксинуса.
Арккосинус, arccos
Определение и обозначения
Арккосинус иногда обозначают так:
.
График функции арккосинус
График арккосинуса получается из графика косинуса, если поменять местами оси абсцисс и ординат. Чтобы устранить многозначность, область значений ограничивают интервалом , на котором функция монотонна. Такое определение называют главным значением арккосинуса.
Четность
Функция арксинус является нечетной:
arcsin(– x ) = arcsin(–sin arcsin x ) = arcsin(sin(–arcsin x )) = – arcsin x
Функция арккосинус не является четной или нечетной:
arccos(– x ) = arccos(–cos arccos x ) = arccos(cos(π–arccos x )) = π – arccos x ≠ ± arccos x
Свойства — экстремумы, возрастание, убывание
Функции арксинус и арккосинус непрерывны на своей области определения (см. доказательство непрерывности). Основные свойства арксинуса и арккосинуса представлены в таблице.
| y = arcsin x | y = arccos x | |
| Область определения и непрерывность | – 1 ≤ x ≤ 1 | – 1 ≤ x ≤ 1 |
| Область значений | ||
| Возрастание, убывание | монотонно возрастает | монотонно убывает |
| Максимумы | ||
| Минимумы | ||
| Нули, y = 0 | x = 0 | x = 1 |
| Точки пересечения с осью ординат, x = 0 | y = 0 | y = π/ 2 |
Таблица арксинусов и арккосинусов
В данной таблице представлены значения арксинусов и арккосинусов, в градусах и радианах, при некоторых значениях аргумента.
| x | arcsin x | arccos x | ||
| град. | рад. | град. | рад. | |
| – 1 | – 90° | – | 180° | π |
| – | – 60° | – | 150° | |
| – | – 45° | – | 135° | |
| – | – 30° | – | 120° | |
| 0° | 90° | |||
| 30° | 60° | |||
| 45° | 45° | |||
| 60° | 30° | |||
| 1 | 90° | 0° |
Формулы
Формулы суммы и разности
при или
при 0,,y>0 ;»> и 1″>
при и 1″>
при или
при 0,,y и 1″>
при 0 ;»> и 1″>
Внимание!
К этой теме имеются дополнительные
материалы в Особом разделе 555.
Для тех, кто сильно «не очень. »
И для тех, кто «очень даже. » )
К понятиям арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс учащийся народ относится с опаской. Не понимает он эти термины и, стало быть, не доверяет этой славной семейке.) А зря. Это очень простые понятия. Которые, между прочим, колоссально облегчают жизнь знающему человеку при решении тригонометрических уравнений!
Сомневаетесь насчёт простоты? Напрасно.) Прямо здесь и сейчас вы в этом убедитесь.
Разумеется, для понимания, неплохо бы знать, что такое синус, косинус, тангенс и котангенс. Да их табличные значения для некоторых углов. Хотя бы в самых общих чертах. Тогда и здесь проблем не будет.
Итак, удивляемся, но запоминаем: арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс — это просто какие-то углы. Ни больше ни меньше. Бывает угол, скажем 30°. А бывает угол arcsin0,4. Или arctg(-1,3). Всякие углы бывают.) Просто записать углы можно разными способами. Можно записать угол через градусы или радианы. А можно — через его синус, косинус, тангенс и котангенс.
Что означает выражение
arcsin 0,4 ?
Это угол, синус которого равен 0,4 ! Да-да. Это смысл арксинуса. Специально повторю: arcsin 0,4 — это угол, синус которого равен 0,4.
И всё.
Чтобы эта простая мысль сохранилась в голове надолго, я даже приведу разбивочку этого ужасного термина — арксинус:
arc sin 0,4
угол, синус которого равен 0,4
Как пишется, так и слышится.) Почти. Приставка arc означает дуга (слово арка знаете?), т.к. древние люди вместо углов использовали дуги, но это сути дела не меняет. Запомните эту элементарную расшифровку математического термина! Тем более, для арккосинуса, арктангенса и арккотангенса расшифровка отличается только названием функции.
Что такое arccos 0,8 ?
Это угол, косинус которого равен 0,8.
Что такое arctg(-1,3) ?
Это угол, тангенс которого равен -1,3.
Что такое arcctg 12 ?
Это угол, котангенс которого равен 12.
Такая элементарная расшифровка позволяет, кстати, избежать эпических ляпов.) Например, выражение arccos1,8 выглядит вполне солидно. Начинаем расшифровку: arccos1,8 — это угол, косинус которого равен 1,8. Скока-скока!? 1,8!? Косинус не бывает больше единицы.
Верно. Выражение arccos1,8 не имеет смысла. И запись такого выражения в какой-нибудь ответ изрядно повеселит проверяющего.)
Элементарно, как видите.) У каждого угла имеется свой персональный синус и косинус. И почти у каждого — свой тангенс и котангенс. Стало быть, зная тригонометрическую функцию, можно записать и сам угол. Для этого и предназначены арксинусы, арккосинусы, арктангенсы и арккотангенсы. Далее я всю эту семейку буду называть уменьшительно — арки. Чтобы печатать меньше.)
Внимание! Элементарная словесная и осознанная расшифровка арков позволяет спокойно и уверенно решать самые различные задания. А в непривычных заданиях только она и спасает.
А можно переходить от арков к обычным градусам или радианам? — слышу осторожный вопрос.)
Почему — нет!? Легко. И туда можно, и обратно. Более того, это иногда нужно обязательно делать. Арки — штука простая, но без них как-то спокойнее, правда?)
Например: что такое arcsin 0,5?
Вспоминаем расшифровку: arcsin 0,5 — это угол, синус которого равен 0,5. Теперь включаем голову (или гугл)) и вспоминаем, у какого угла синус равен 0,5? Синус равен 0,5 у угла в 30 градусов. Вот и все дела: arcsin 0,5 — это угол 30°. Можно смело записать:
Или, более солидно, через радианы:
Всё, можно забыть про арксинус и работать дальше с привычными градусами или радианами.
Если вы осознали, что такое арксинус, арккосинус. Что такое арктангенс, арккотангенс. То легко разберётесь, например, с таким монстром.)
Несведущий человек отшатнётся в ужасе, да. ) А сведущий вспомнит расшифровку: арксинус — это угол, синус которого. Ну и так далее. Если сведущий человек знает ещё и таблицу синусов. Таблицу косинусов. Таблицу тангенсов и котангенсов, то проблем вообще нет!
Достаточно сообразить, что:
Расшифрую, т.е. переведу формулу в слова: угол, тангенс которого равен 1 (arctg1) — это угол 45°. Или, что едино, Пи/4. Аналогично:
и всё. Заменяем все арки на значения в радианах, всё посокращается, останется посчитать, сколько будет 1+1. Это будет 2.) Что и является правильным ответом.
Вот таким образом можно (и нужно) переходить от арксинусов, арккосинусов, арктангенсов и арккотангенсов к обычным градусам и радианам. Это здорово упрощает страшные примеры!
Частенько, в подобных примерах, внутри арков стоят отрицательные значения. Типа, arctg(-1,3), или, к примеру, arccos(-0,8). Это не проблема. Вот вам простые формулы перехода от отрицательных значений к положительным:
Нужно вам, скажем, определить значение выражения:
Это можно и по тригонометрическому кругу решить, но вам не хочется его рисовать. Ну и ладно. Переходим от отрицательного значения внутри арккосинуса к положительному по второй формуле:
Внутри арккосинуса справа уже положительное значение. То, что
вы просто обязаны знать. Остаётся подставить радианы вместо арккосинуса и посчитать ответ:
Ограничения на арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс.
Те, кто освоил темы «Тригонометрический круг», и «Отсчёт углов на тригонометрическом круге» — люди грамотные. И, возможно, уже приготовили мне убойный вопрос.) По определению, скажем, arcsin 0,5 — это угол, синус которого равен 0,5. Т.е 30°. Но.
Грамотный человек знает, что синус равен 0,5 не только у угла 30°! Так как:
И так до бесконечности. Неоднозначно получается! Получается, что arcsin0,5 это и 30°, и 150°, и 390°, и 510°, и .
Да. Именно так. Арксинус 0,5 — это действительно бесконечный набор углов. Но обозначается такой арксинус вот как: Arcsin0,5. С заглавной буквы. В школе такие арксинусы не изучают. В школе изучают арки с маленькой буквы: arcsin, arccos, arctg, arcctg. Такие арки называются главными значениями арксинуса, арккосинуса и т.д. и имеют жёсткие ограничения по величине. Для однозначности.
С этими ограничениями надо разобраться основательно. Тем более, что это дело простое.) Запоминаем:
arсsin (любой) — это угол, который располагается в интервале:
arсcos (любой) — это угол, который располагается в интервале:
arсtg (любой) — это угол, который располагается в интервале:
arсctg (любой) — это угол, который располагается в интервале:
Запомнить эти диапазоны очень легко по картинкам. Тригонометрический круг вам в помощь!) Для арксинуса:
Зелёным нарисованы углы, которые пробегают значения от — Пи/2 до + Пи/2. Это и есть разрешённая зона для арксинусов. И никаких дополнительных оборотов! Строго от -90° до +90°! Никакой arcsin не может быть равным, например 120°, 180° или 330°. А вот 50°, -65°, 90° или 25° — пожалуйста!
Теперь, я думаю, понятно, что arcsin 0,5 = 30°. И только 30°! Так как углы 150°, 390°, 510° и т.д., которые тоже дают синус, равный 0,5, арксинусами быть не могут. Они выпадают из разрешённого диапазона.
А теперь наведите курсор мышки на рисунок, или коснитесь картинки на планшете. Вы увидите диапазон арктангенсов. Найдите 2 отличия.) Да! Конечные точки на оси ОУ стали белыми! Это означает, что они не включаются в диапазон арктангенсов. Арктангенс не может быть равным ±90°. По той простой причине, что тангенс 90° (и -90°) не существует.
Уже проще, правда?) Ну и, аналогичная картинка для арккосинуса и арккотангенса (при наведённом курсоре):
Надеюсь, зрительная память вас спасёт, если что. )
А зачем все эти арки? — слышу ещё один осторожный вопрос.)
Вопрос резонный. В математике просто так, чисто для красоты, ничего не бывает. Только по острой необходимости!) А вы попробуйте ответить на такой вопрос:
У какого угла синус равен 0,4?
Для ответа в градусах или радианах вам придётся открывать таблицы Брадиса, или включать солидный калькулятор. Искать там значение синуса, равное (примерно!) 0,4 и смотреть, какой же угол имеет этот синус. После тяжких трудов вы определите, что это угол примерно 23 градуса и 36 минут. Про радианы я вообще молчу. )
А через арксинус мгновенно даётся абсолютно точный ответ: угол, у которого синус равен 0,4 — это arcsin 0,4 ! Просто по смыслу арксинуса: arcsin 0,4 — это и есть угол, синус которого равен 0,4. Разумеется, это не единственный угол, синус которого равен 0,4, но через арки и все остальные записываются в три секунды. Этим мы в тригонометрических уравнениях займёмся.
Если вы осознали этот забавный факт, то легко ответите на все подобные вопросы:
У какого угла синус равен -0,7 ?
У угла arcsin (-0,7).
У какого угла косинус равен 0,03 ?
У угла arccos 0,03.
У какого угла тангенс равен 3 ?
У угла arctg 3.
У какого угла котангенс равен 0,123 ?
У угла arcctg 0,123.
Вам кажутся странными эти вопросы? Привыкайте.) Это главные вопросы любого тригонометрического уравнения. Для решения таких уравнений арки подходят — лучше некуда.
Здесь важно понимать, что arcsin (-0,7), arctg 3 и т.п. — это просто какие-то числа, величины углов. И отличаются от привычных градусов или радианов только компактной формой записи. Например, можно записать (точно!) величину угла в виде:
А можно записать (приблизительно) тот же самый угол через градусы. Это будет:
≈ 23,57817847820183110402. °
Осознали простой и важный смысл арков? Тогда порешаем самостоятельно. Примерчики от устных до хитрых.)
Для успешной работы с арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами чисел нужно знать существующие между ними связи. Эти связи удобно записывать в виде формул.
В этой статье мы разберем основные формулы с arcsin, arccos, arctg и arcctg, для удобства работы и запоминания разобьем эти формулы по группам, дадим их вывод и доказательство, а также покажем примеры использования.
Навигация по странице.
Первые четыре блока формул представляют собой основные свойства арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа, в указанной статье сайта www.cleverstudents.ru Вы найдете и доказательство этих формул, и примеры их применения. Здесь мы не будем повторяться, а лишь приведем сами формулы, чтобы они все были в одном месте.
Синус арксинуса, косинус арккосинуса и т.п.
Эти формулы очевидны и напрямую следуют из определений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа. Они показывают, чему равен синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса.
Арксинус синуса, арккосинус косинуса и т.п.
Эти формулы также очевидны и следуют из определений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса. Они определяют, чему равен арксинус синуса, арктангенс тангенса, арккосинус косинуса и арккотангенс котангенса. Заметим, что стоит быть очень внимательными к указанным условиям, так как если угол (число) α выходит за указанные пределы, то эти формулы использовать нельзя, ибо они дадут неверный результат.
Связи между arcsin, arccos, arctg и arcctg противоположных чисел
Формулы этого блока показывают, как арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс отрицательного числа выражаются через arcsin , arccos , arctg и arcctg противоположного ему положительного числа. Эти формулы позволяют избавиться от работы с арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами отрицательных чисел, и перейти к работе с этими аркфункциями от положительных чисел.
Сумма арксинуса и арккосинуса числа, сумма арктангенса и арккотангенса числа
Записанные формулы позволяют выразить арксинус числа через арккосинус этого же числа, арккосинус через арксинус, арктангенс через арккотангенс и арккотангенс через тангенс того же числа.
Синус от арккосинуса, тангенс от арксинуса и иже с ними
На практике очень полезными оказываются формулы, устанавливающие отношения между тригонометрическими функциями и аркфункциями. К примеру, может потребоваться вычислить синус арккосинуса некоторого числа, или тангенс арксинуса. Запишем список формул, позволяющих решать подобные задачи, дальше покажем примеры их применения и приведем доказательства этих формул.
Приведем несколько примеров использования записанных формул. Например, вычислим косинус арктангенса корня из пяти. Соответствующая формула имеет вид , таким образом .
Другой пример: используя формулу синуса арккосинуса вида , мы можем вычислить, к примеру, синус арккосинуса одной второй, имеем . Заметим, что в этом примере вычисления можно провести и непосредственно, они приводят к тому же результату: (при необходимости смотрите статьи вычисление значений синуса, косинуса, тангенса и котангенса и вычисление значений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса).
Осталось показать вывод записанных формул.
Формулы, находящиеся в ячейках таблицы на диагонали, есть формулы синуса арксинуса, косинуса арккосинуса и т.д. Они были получены ранее, поэтому не нуждаются в доказательстве, и их мы будем использовать для доказательства остальных формул. Более того, для вывода формул нам еще потребуются основные тригонометрические тождества.
Выведем сначала формулу синуса арккосинуса, синуса арктангенса и синуса арккотангенса. Из основных тригонометрических тождеств и , а также учитывая, что , легко получить следующие формулы , и , выражающие синус через косинус, синус через тангенс и синус через котангенс при указанных условиях. Подставляя arccos a вместо альфа в первую формулу, получаем формулу синуса арккосинуса; подставляя arctg a вместо альфа во вторую формулу, получаем формулу синуса арктангенса; подставляя arcctg a вместо альфа в третью формулу, получаем формулу синуса арктангенса.
Вот краткая запись вышеперечисленных выкладок:
По аналогии легко вывести формулы косинуса арксинуса, косинуса арктангенса и косинуса арккотангенса:
Теперь покажем вывод формул тангенса арксинуса, тангенса арккосинуса и тангенса арккотангенса:
Формулы котангенса арксинуса, котангенса арккосинуса и котангенса арктангенса легко получить из формул тангенса арксинуса, тангенса арккосинуса и тангенса арктангенса, поменяв в них числитель и знаменатель, так как .
arcsin через arccos, arctg и arcctg; arccos через arcsin, arctg и arcctg и т.п.
Из формул связи тригонометрических и обратных тригонометрических функций, разобранных в предыдущем пункте, можно получить формулы, выражающие одну из аркфункций через другие аркфункции, например, выражающие арксинус одного числа, через арккосинус, арктангенс и арккотангенс другого числа. Перечислим их.
По этим формулам можно заменить арксинус на арккосинус, арктангенс и арккотангенс соответственно:
Вот формулы, выражающие арккосинус через арксинус, арктангенс и арккотангенс:
Формулы арктангенса через арксинус, арккосинус и арккотангенс имеют следующий вид:
Наконец, вот ряд формул с арккотангенсом:
Доказать все записанные формулы можно, отталкиваясь от определений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа, а также формул из предыдущего пункта.
Для примера, докажем, что . Известно, что при указанных a представляет собой угол (число) от минус пи пополам до пи пополам. Более того, по формуле синуса арктангенса имеем . Следовательно, при −1 является арксинусом числа a по определению, то есть, .
По аналогии можно доказать и остальные формулы, представленные в данном пункте статьи.
В заключение этого пункта покажем пример использования полученных формул. Для примера вычислим с их помощью, чему равен синус арккотангенса минус корня из трех. Обратившись к формуле вида , выражающей арккотангенс через арксинус, при имеем .
В данном примере мы могли вычислить требуемое значение и непосредственно: . Очевидно, что мы получили тот же результат.
Понятно, что для вычисления требуемого значения мы могли поступить и иначе, воспользовавшись формулой, выражающей синус через котангенс вида . Тогда решение выглядело бы так: . А можно было и сразу применить формулу синуса арккотангенса вида : .
Некоторые другие формулы
Основные формулы тригонометрии и формулы синуса арксинуса, косинуса арккосинуса, тангенса арктангенса и котангенса арккотангенса позволяют вывести ряд формул с arcsin , arccos , arctg и arcctg , еще не упомянутых в данной статье. Но заметим, что они уже достаточно специфичны, и приходится их использовать далеко не часто. Более того, такие формулы удобнее каждый раз выводить, нежели запоминать.
Для примера возьмем формулу половинного угла . Если добавить условие, что величина угла альфа принадлежит отрезку от нуля до пи, то будет справедливо равенство . При указанном условии угол альфа можно заменить на арккосинус числа a , что нам даст формулу вида , откуда можно получить следующую формулу, выражающую арккосинус через арксинус: .
Используя другие тригонометрические формулы, можно обнаружить ряд других связей между arcsin , arccos , arctg и arcctg .
В заключение этого пункта хочется сказать, что практическую пользу представляют даже не столько сами эти специфические формулы, связывающие arcsin , arccos , arctg и arcctg , сколько умения выполнять преобразования, используемых при выводе этих формул. Продолжением темы служит раздел теории преобразование выражений с арксинусом, арккосинусом, арктангенсом и арккотангенсом.