Trigonometrijska funkcija

Izvor: testwiki
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Šablon:Nedostaju izvori Šablon:Trigonometrija Trigonometrija (grč. trigonon [trougao] + metron [mjera] - "mjerenje trougla") jest dio matematike koji proučava odnose među segmentima pravi (dužinama) i uglovima trougla u ravni ili na površini sfere. Pomoću trigonometrijskih funklcija moguće je odrediti nepoznatu dimenziju, ugao nagiba u matematičkim i tehničkim proračunima.

Definicija

Trigonometrijske funkcije su: sinus (sin), kosinus (cos), tangens (tg), kotangens (ctg), sekans (sec) i kosekans (csc). [1]

Odnosno:

sinα=ac

Sinus ugla uz vrh A jednak je odnosu suprotne katete i hipotenuze pravouglog trougla.

cscα=ca

Kosekans ugla je recipročna vrijednost od sinus ugla.

cosα=bc

Kosinus ugla uz vrh A jednak je odnosu bliže katete i hipotenuze pravouglog trougla.

secα=cb

Sekans ugla je recipročna vrijednost od kosinus ugla.

tanα=tgA=ab

Tangens ugla uz vrh A jednak je odnosu suprotne i bliže katete pravouglog trougla.

cotα=ctgA=ba

Kotangens ugla uz vrh A jednak je odnosu bliže i suprotne katete pravouglog trougla. Kotangens ugla je recipročna vrijednost od tangens ugla.

Inverzne trigonometrijske funkcije su: arkussinus (arcsin), arkuskosinus (arccos), arkustangens (arctg), arcuskotangens (arcctg), arcussekans (arcsec) i arkuskosekans (arccsc).

Trigonometrijska kružnica

Trigonometrijska kružnica je kružnica sa centrom u centrom u koordinantnom početku O(0,0) , tj. x2+y2=1

Definicija 1

Trigonometrijske realne funkcije ugla φ definišu se jednakostima

  1. cos2ϕ+sin2ϕ=1, sinus i kosinus su realni brojevi.
  2. tgϕ=sinϕcosϕ,ctgϕ=cosϕsinϕ, tangens i kotangens
  3. secϕ=1cosϕ,cscϕ=1sinϕ, sekans i kosenkans
  4. vercosϕ=1sinϕ,versin=1cosϕ, kosinus versus i sinus versus

Funkcije sekans, kosenkans, kosinus versus i sinus versus rijetko se susreću

Neka je trigonimetrijska kružnica predstavljena u Dekartovom pravouglom koordinantnom sistenu i tačka D na trigonometrijskoj kružnici. Krečući se po kružnici tačka D prolazi redom kroz prvi, drugi, treći i četvrti kvadrant, a zatim ponovo po istom krugu. Dakle, ugao φ može rasti do 360o i dalje. Pri tome se projekcije tačke D na apscisu i ordinatu uvijek računaju kao kosinus i sinus ugla φ . To znači da je kosinus pozitivan kada je tačka D u prvom i četvrtom kvadrantu, a da je sinus pozitivan kada je tačka D u prvom i drugom kvadrantu. To se vidi iz tabele [2]

Trigonometrijske funkcije po kvadrantima
Kvadrant 1. (0°-90°) 2. (90°-180°) 3. (180°-270°) 4. (270°-360°)
sinus + + - -
kosinus + - - +
tangens + - + -

Svođenje na prvi kvadrant

Lahko je preko trigonometrijske kružnice ili adicionih formula provjeriti tačnost formula za svođenje vrijednosti trigonometrijskih funkcija na funkcije uglova iz prvog kvadranta: [3]

cos(πϕ)=cosϕ,sin(πϕ)=sinϕ,
cos(π+ϕ)=cosϕ,sin(π+ϕ)=sinϕ,
cos(ϕ)=cosϕ,sin(ϕ)=sinϕ.

Funkcije kosinus i sinus imaju period 2π , a tangens π :

cos(2π+ϕ)=cosϕ,sin(2π+ϕ)=sinϕ,tg(π+ϕ)=tgϕ.

Period sinusne i kosinusne funkcije nalazimo iz formule [4]

T=2πω

Period funkcije sin2α je

T=2π2, odnosno π.

Funkcije uglova većih od 360 stepeni prethodnim formulama se svode na funkcije manjih uglova, a zatim dalje, ako je potrebno, na prvi kvadrant, na način vidljiv u sljedećoj tabeli

β π2+α π+α 3π2+α Tπ2α πα 3π2α 2πα
sinβ cosα sinα cosα cosα sinα cosα sinα
cosβ sinα cosα sinα sinα cosα sinα cosα
tgβ ctgα tgα ctgα ctgα tgα ctgα tgα
ctgβ tgα ctgα tgα tgα ctgα tgα ctgα

U opšte slučaju to se može zapisati na sljedeći način

f(nπ+α)=±f(α)
f(nπα)=±f(α)
f((2n+1)π2+α)=±g(α)
f((2n+1)π2α)=±g(α)
f — proizvoljna trigonometrijska funkcija,
g — odgovarajuća joj funkcija (kosinus za sinusa, sinus za kosinus i analogno za ostale funkcije), a n — cio broj.

Vrijednosti trigonometrijskih funkcija

Za neke od uglova iz prvog kvadranta funkcije selakše izračunavaju: [5]

Najčešće vrijednosti trigonometrijskih funkcija
ϕ 30° 45° 60° 90°
sinϕ 0 12 22 32 1
cosϕ 1 32 22 12 0
tgϕ 0 33 1 3 ±

Vrijednosti trigonometrijskih funkcija nekih uglova koje se nešto dužim putem izračunavaju dati su u sljedećoj tabeli:

α π12=15 π10=18 π8=22.5 π5=36 3π10=54 3π8=67.5 2π5=72
sinα 3122 514 222 5522 5+14 2+22 5+522
cosα 3+122 5+522 2+22 5+14 5522 222 514
tgα 23 125 212+1 525 1+25 2+121 5+25
ctgα 2+3 5+25 2+121 1+25 525 212+1 125

Redovi

Trigonometrijske funkcije se mogu predstavljati (beskonačnim) redovima.

sinx=xx33!+x55!x77!+...=n=0(1)nx2n+1(2n+1)!
cosx=1x22!+x44!x66!+...==n=0(1)nx2n(2n)!

Ovi redovi se mogu upotrebiti i za definisanje trigonometrijskih funkcija kompleksnog broja z, i hiperboličkih funkcija. majući u vidu jednakosti

tgx=sinxcosx,
ctgx=cosxsinx,
secx=1cosx
cosecx=1sinx,

u Tejlorov red se mogu razložiti sledeće funkcije:

tgx=x+13x3+215x5+17315x7+622835x9+=n=122n(22n1)|B2n|(2n)!x2n1(π2<x<π2),
ctgx=1xx3x3452x5945x74725=1x+n=1(1)n22n|B2n|(2n)!x2n1(π<x<π),
secx=1+12x2+524x4+61720x6+2778064x8+=1+n=1En(2n)!x2n,(π2<x<π2),
cscx=1x+16x+7360x3+3115120x5+127604800x7+=1x+n=12(22n11)Bn(2n)!x2n1(π<x<π),

Parnost

Kosinus i sekans su parne funkcije, dok su preostale četiri neparne funkcije:

sin(α)=sinα,
cos(α)=cosα,
tg(α)=tgα,
ctg(α)=ctgα,
sec(α)=secα,
cosec(α)=cosecα.

Granična vrijednost

limϕ0sinϕ=0,limϕ0cosϕ=1.
limx+0ctgx=+,limx0ctgx=. З
limx 0sinxx=1.

Izvod

Izvod funkcije f(x) po definiciji je granična vrijednost

f(x)=limΔx0Δf(x)Δx=limΔx0f(x+Δx)f(x)Δx.

(sinx)=cosx,
(cosx)=sinx,
(tgx)=sec2x.
(ctgx)=csc2x.
Dokaz
Δsinx=sin(x+Δx)sinx=2cos(x+Δx2)sinΔx2, pa je
ΔsinxΔx=cos(x+Δx2)Δx2cosx, kada Δx0
Zbog cosx=sin(π2x), биће (cosx)=cos(π2x)(π2x)=cos(π2x)=sinx.
Izvod količnika (tgx)=(sinxcosx)=
=sinxcosxcosxsinxcos2x=cos2x+sin2xcos2x=1cos2x=sec2x.
Izvod količnika (ctgx)=(cosxsinx)=
=cosxsinxsinxcosxsin2x=sin2xcos2xsin2x=1sin2x=csc2x.

Integrali trigonometrijskih funkcija

Integrali nekih trigonometrijskih funkcija prikazani su ovdje:

    f(x)     f(x) f(x)dx
 sinx  cosx  cosx+C
 cosx  sinx  sinx+C
 tanx  sec2x=1+tan2x ln|cosx|+C
 cotx  csc2x=(1+cot2x) ln|sinx|+C
 secx  secxtanx ln|secx+tanx|+C
 cscx  cscxcotx  ln|cscx+cotx|+C

Trigonometrijske funkcije kao rješenja diferencijalnih jednačina

Trigonometrijske funkcije kosinus i sinus mogu se predstaviti kao rešenja diferencijalne jednačine:

d2dφ2R(φ)=R(φ),
uslov cos(0)=sin(0)=1.
 cosx=cosx,
 sinx=sinx.

Inverzne trigonometrijske funkcije

Inverzne trigonometrijske funkcije su

arcsinx arkus sinus
arccosx arkus kosinus
arctgx arkus tangens
arcctgx arkus kotangens

One su inverzne trigonometrijskim funkcijama sinusa, kosinusa, tangensa, kotangensa. Prefiks arkus potiče od latinske riječi arcus - luk, ugao. Nazivaju se još i ciklometrijskim funkcijama.

zaπ2yπ2,y=arcsinxakox=siny;za0yπ,y=arccosxakox=cosy;zaπ2<y<π2,y=arctanxakox=tany;zaπ2yπ2,y0,y=arccscxakox=cscy;za0yπ,yπ2,y=arcsecxakox=secy;za0<y<π,y=arccotxakox=coty.

inus versus je trigonometrijska funkcija

y=versinx=1cosx

Funkcija se naziva i versinus. Ovi nazivi se rijetko upotrebljavaju. Graf versinusa je kosinusoida translirana za jedan gore.

Svugdje je definisana.

Nule su u tackama (2kπ,0), a na ostalim mjestima je pozitivna, osnovni period je 2π, minimumi su u nulama, a maksimumi ((2k+1)π,2)

Versine funkcije

Funkcija sinus versus ugla alfa je

versin(α)=1cosα.

Pojam sinusa versusa uveden je u XVII vijeku i danas se skoro uopšte ne upotrebljava. Ruski matematičar P. L. Cebisev je smatrao da će sinus versus igrati važnu ulogu u matematici.

(Latinski: sinus - ispupčenost, nadutost, versus - (prije) okrenut, sinvers - (prije) okrenuti sinus.)

versin(θ)=2sin2(θ2)=1cos(θ)
vercosin(θ)=2cos2(θ2)=1+cos(θ)
coversin(θ)=versin(π2θ)=1sin(θ)
covercosin(θ)=vercosin(π2θ)=1+sin(θ)
haversin(θ)=versin(θ)2=1cos(θ)2
havercosin(θ)=vercosin(θ)2=1+cos(θ)2
hacoversin(θ)=coversin(θ)2=1sin(θ)2
hacovercosin(θ)=covercosin(θ)2=1+sin(θ)2
ddxversin(x)=sinx versin(x)dx=xsinx+C
ddxvercosin(x)=sinx vercosin(x)dx=x+sinx+C
ddxcoversin(x)=cosx coversin(x)dx=x+cosx+C
ddxcovercosin(x)=cosx covercosin(x)dx=xcosx+C
ddxhaversin(x)=sinx2 haversin(x)dx=xsinx2+C
ddxhavercosin(x)=sinx2 havercosin(x)dx=x+sinx2+C
ddxhacoversin(x)=cosx2 hacoversin(x)dx=x+cosx2+C
ddxhacovercosin(x)=cosx2 hacovercosin(x)dx=xcosx2+C

Primjena u fizici

Primjena trigonometrije i trigonometrijskih funkcija u fizici je velika. Koristi se u analizi prostiranja talasa, opisivanju harmonijskih oscilacija kao periodičnog kretanja, predstavljanja naizmjenične struje itd.

Također pogledajte

Reference

Šablon:Reference

Vanjski linkovi

  1. Trigonometrija - osnovne formule
  2. Petar Stipanovid: Brojevna kružnica i trigonometrijske funkcije
  3. trigonometrijske funkcije
  4. Trigonometric functions
  5. Tablica izvoda Šablon:Webarchive
  6. Versine
  7. Coversine