Тригонометрия, тригонометрические формулы

Основные формулы тригонометрии.

Соотношения между основными тригонометрическими функциями – синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом — задаются тригонометрическими формулами. А так как связей между тригонометрическими функциями достаточно много, то этим объясняется и обилие тригонометрических формул. Одни формулы связывают тригонометрические функции одинакового угла, другие – функции кратного угла, третьи – позволяют понизить степень, четвертые – выразить все функции через тангенс половинного угла, и т.д.

В этой статье мы по порядку перечислим все основные тригонометрические формулы, которых достаточно для решения подавляющего большинства задач тригонометрии. Для удобства запоминания и использования будем группировать их по назначению, и заносить в таблицы.

Основные тригонометрические тождества

Основные тригонометрические тождества задают связь между синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом одного угла. Они вытекают из определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса, а также понятия единичной окружности. Они позволяют выразить одну тригонометрическую функцию через любую другую.

Подробное описание этих формул тригонометрии, их вывод и примеры применения смотрите в статье основные тригонометрические тождества.

К началу страницы

Формулы приведения

Формулы приведения следуют из свойств синуса, косинуса, тангенса и котангенса, то есть, они отражают свойство периодичности тригонометрических функций, свойство симметричности, а также свойство сдвига на данный угол. Эти тригонометрические формулы позволяют от работы с произвольными углами переходить к работе с углами в пределах от нуля до 90 градусов.

Обоснование этих формул, мнемоническое правило для их запоминания и примеры их применения можно изучить в статье формулы приведения.

К началу страницы

Формулы сложения

Тригонометрические формулы сложения показывают, как тригонометрические функции суммы или разности двух углов выражаются через тригонометрические функции этих углов. Эти формулы служат базой для вывода следующих ниже тригонометрических формул.

Более подробная информация содержится в статье формулы сложения.

К началу страницы

Формулы двойного, тройного и т.д. угла

Формулы двойного, тройного и т.д. угла (их еще называют формулами кратного угла) показывают, как тригонометрические функции двойных, тройных и т.д. углов () выражаются через тригонометрические функции одинарного угла . Их вывод базируется на формулах сложения.

Более детальная информация собрана в статье формулы двойного, тройного и т.д. угла.

К началу страницы

Формулы половинного угла

Формулы половинного угла показывают, как тригонометрические функции половинного угла выражаются через косинус целого угла . Эти тригонометрические формулы следуют из формул двойного угла.

Их вывод и примеры применения можно посмотреть в статье формулы половинного угла.

К началу страницы

Формулы понижения степени

Тригонометрические формулы понижения степени призваны содействовать переходу от натуральных степеней тригонометрических функций к синусам и косинусам в первой степени, но кратных углов. Иными словами, они позволяют понижать степени тригонометрических функций до первой.

Для дальнейшего их изучения рекомендуем перейти к статье формулы понижения степени.

К началу страницы

Формулы суммы и разности тригонометрических функций

Основное предназначение формул суммы и разности тригонометрических функций заключается в переходе к произведению функций, что очень полезно при упрощении тригонометрических выражений. Указанные формулы также широко используются при решении тригонометрических уравнений, так как позволяют раскладывать на множители сумму и разность синусов и косинусов.

Вывод формул, а также примеры их применения смотрите в статье формулы суммы и разности синуса и косинуса.

К началу страницы

Формулы произведения синусов, косинусов и синуса на косинус

Переход от произведения тригонометрических функций к сумме или разности осуществляется посредством формул произведения синусов, косинусов и синуса на косинус.

К началу страницы

Универсальная тригонометрическая подстановка

Обзор основных формул тригонометрии завершаем формулами, выражающими тригонометрические функции через тангенс половинного угла. Такая замена получила название универсальной тригонометрической подстановки. Ее удобство заключается в том, что все тригонометрические функции выражаются через тангенс половинного угла рационально без корней.

Для более полной информации смотрите статью универсальная тригонометрическая подстановка.

Профиль автора статьи в Google+

К началу страницы

Тригонометрические формулы — это самые необходимые в тригонометрии формулы, необходимые для выражения тригонометрических функций, которые выполняются при любых значениях аргумента.

Формулы сложения.

sin (α + β) = sin α · cos β + sin β · cos α

sin (α — β) = sin α · cos β — sin β · cos α

cos (α + β) = cos α · cos β — sin α · sin β

cos (α — β) = cos α · cos β + sin α · sin β

tg (α + β) = (tg α + tg β) ÷ (1 — tg α · tg β)

tg (α — β) = (tg α — tg β) ÷ (1 + tg α · tg β)

ctg (α + β) = (ctg α · ctg β + 1) ÷ (ctg β — ctg α)

ctg (α — β) = (ctg α · ctg β — 1) ÷ (ctg β + ctg α)

 

Формулы двойного угла.

cos 2α = cos² α — sin² α

cos 2α = 2cos² α — 1

cos 2α = 1 — 2sin² α

sin 2α = 2sin α · cos α

tg 2α = (2tg α) ÷ (1 — tg² α)

ctg 2α = (ctg² α — 1) ÷ (2ctg α)

 

Формулы тройного угла.

sin 3α = 3sin α — 4sin³ α

cos 3α = 4cos³ α — 3cos α

tg 3α = (3tg α — tg³ α) ÷ (1 — 3tg² α)

ctg 3α = (3ctg α — ctg³ α) ÷ (1 — 3ctg² α)

 

Формулы половинного угла.

 

1. Синус половинного угла. Примечание: Знак перед корнем выбирается в зависимости от квадранта, в который попадает угол α/2 в левой части.

   Основные формулы тригонометрии.

   Данное правило справедливо также для других формул, приведенных ниже. 

2. Косинус половинного угла:
   

3. Тангенс половинного угла:
   

4. Котангенс половинного угла:  
   

5. Выражение синуса через тангенс половинного угла:  
   

6. Выражение косинуса через тангенс половинного угла:  
   

7. Выражение тангенса через тангенс половинного угла:  
    

8. Выражение котангенса через тангенс половинного угла: 
   

 

Формулы приведения.

Функция / угол в рад.	π/2 – α	π/2 + α	π – α	π + α	3π/2 – α	3π/2 + α	2π – α	2π + α
sin	cos α	cos α	sin α	– sin α	– cos α	– cos α	– sin α	sin α
cos	sin α	– sin α	– cos α	– cos α	– sin α	sin α	cos α	cos α
tg	ctg α	– ctg α	– tg α	tg α	ctg α	– ctg α	– tg α	tg α
ctg	tg α	– tg α	– ctg α	ctg α	tg α	– tg α	– ctg α	ctg α
Функция / угол в °	90° – α	90° + α	180° – α	180° + α	270° – α	270° + α	360° – α	360° + α

Подробное описание формул приведения.

 

Основные тригонометрические формулы.

 

Основное тригонометрическое тождество:

sin²α+cos²α=1 

Данное тождество − результат применения теоремы Пифагора к треугольнику в единичном тригонометрическом круге.

Соотношение между косинусом и тангенсом:

1/cos²α−tan²α=1 или sec²α−tan²α=1. 

Данная формула является следствием основного тригонометрического тождества и получается из него делением левой и правой части на cos2α. Предполагается, что α≠π/2+πn,n∈Z.

Соотношение между синусом и котангенсом:

1/sin²α−cot²α=1 или csc²α−cot²α=1. 

Эта формула также следует из основного тригонометрического тождества (получается из него делением левой и правой части на sin2α. Здесь предполагается, что α≠πn,n∈Z.

Определение тангенса:

tanα=sinα/cosα, 

где α≠π/2+πn,n∈Z.

Определение котангенса:

cotα=cosα/sinα, 

где α≠πn,n∈Z.

Следствие из определений тангенса и котангенса:

tanα⋅cotα=1, 

где α≠πn/2,n∈Z.

Определение секанса:

secα=1/cosα,α≠π/2+πn,n∈Z

 

Определение косеканса:

cscα=1/sinα,α≠πn,n∈Z

 

Тригонометрические неравенства.

Простейшие тригонометрические неравенства:

sinx > a, sinx ≥ a, sinx < a, sinx ≤ a, 

cosx > a, cosx ≥ a, cosx < a, cosx ≤ a, 

tanx > a, tanx ≥ a, tanx < a, tanx ≤ a, 

cotx > a, cotx ≥ a, cotx < a, cotx ≤ a. 

 

Квадраты тригонометрических функций.

 

Формулы кубов тригонометрических функций.

 

Тригонометрические функции числового аргумента

ТригонометрияМатематика • Тригонометрия • Формулы • Геометрия • Теория

Мы рассмотрели самые основные тригонометрические функции (не обольщайтесь помимо синуса, косинуса, тангенса и котангенса существует еще целое множество других функций, но о них позже), а пока рассмотрим некоторые основные свойства уже изученных функций.

Тригонометрические функции числового аргумента

Какое бы действительное число t ни взять, ему можно поставить в соответствие однозначно определенное число sin(t).

Правда, правило соответствия довольно сложное и заключается в следующем.

Чтобы по числу t найти значение sin(t), нужно:

1. расположить числовую окружность на координатной плоскости так, чтобы центр окружности совпал с началом координат, а начальная точка А окружности попала в точку (1; 0);
2. на окружности найти точку, соответствующую числу t;
3. найти ординату этой точки.
4. эта ордината и есть искомое sin(t).

Фактически речь идет о функции s = sin(t), где t — любое действительное число. Мы умеем вычислять некоторые значения этой функции (например, sin(0) = 0, \( sin \frac {\pi}{6} = \frac{1}{2} \) и т.д.), знаем некоторые ее свойства.

Точно так же мы можем считать, что уже получили некоторые представления еще о трех функциях: s = cos(t)s = tg(t)s = ctg(t)Все эти функции называют тригонометрическими функциями числового аргумента t.

Связь тригонометрических функций

Как вы, надеюсь, догадываетесь все тригонометрические функции связаны между собой и даже не зная значение одной, ее можно найти через другое.

К примеру, самая главная формула, из всей тригонометрии — это основное тригонометрическое тождество:

\[ sin^{2} t + cos^{2} t = 1 \]

Как видите, зная значение синуса можно найти значение косинуса, и также наоборот.

Формулы тригонометрии

Также очень распространенные формулы, связывающие синус и косинус с тангенсом и котангенсом:

\[ \boxed {\tan\; t=\frac{\sin\; t}{\cos\; t}, \qquad t \neq \frac{\pi}{2}+ \pi k} \]

\[ \boxed {\cot\; t=\frac{\cos\; }{\sin\; }, \qquad t \neq \pi k} \]

Из двух последних формул можно вывести еще одно тригометрическое тождество, связывающее на этот раз тангенс и котангенс:

\[ \boxed {\tan \; t \cdot \cot \; t = 1, \qquad t \neq \frac{\pi k}{2}} \]

Теперь давайте посмотрим, как эти формулы действуют на практике.

ПРИМЕР 1. Упростить выражение: а) \( 1+ \tan^2 \; t \), б) \( 1+ \cot^2 \; t \)

а) В первую очередь распишем тангенс, сохраняя квадрат:

\[ 1+ \tan^2 \; t = 1 + \frac{\sin^2 \; t}{\cos^2 \; t} \]

Далее нам нужно избавиться от единицы, а это по основному тригонометрическому тождеству:

\[ 1 + \frac{\sin^2 \; t}{\cos^2 \; t}= \sin^2\; t + \cos^2 \; t + \frac{\sin^2 \; t}{\cos^2 \; t} \]

Теперь введем все под общий знаменатель, и получаем:

\[ \sin^2\; t + \cos^2 \; t + \frac{\sin^2 \; t}{\cos^2 \; t} = \frac{\cos^2 \; t + \sin^2 \; t}{\cos^2 \; t} \]

Ну и наконец, как мы видим числитель можно по основному тригонометрическому тождеству сократить до единицы, в итоге получаем:\[ 1+ \tan^2 \; = \frac{1}{\cos^2 \; t} \]

б) С котангенсом выполняем все те же самые действия, только в знаменателе будет уже не косинус, а синус и ответ получится таким:

\[ 1+ \cot^2 \; = \frac{1}{\sin^2 \; t} \]

Выполнив данное задание мы вывели еще две очень важные формулы, связывающие наши функции, которые тоже нужно знать, как свои пять пальцев:

\[ \boxed {1+ \tan^2 \; = \frac{1}{\cos^2 \; t}, \qquad t \neq \frac{\pi}{2}+ \pi k} \]

\[ \boxed {1+ \cot^2 \; = \frac{1}{\sin^2 \; t}, \qquad t \neq \pi k} \]

Все представленные в рамках формулы вы должны знать наизусть, иначе дальнейшее изучение тригонометрии без них просто невозможно. В дальнейшем будут еще формулы и их будет очень много и уверяю все их вы точно будете запоминать долго, а может и не запомните, но эти шесть штук должны знать ВСЕ!

Здесь можно найти тригонометрические формулы в удобном виде. А тригонометрические формулы приведения можно посмотреть на другой странице.

Основные тригонометрические тождества

— математические выражения для тригонометрических функций, выполняемые при каждом значении аргумента.

 

• sin² α + cos² α = 1
• tg α · ctg α = 1
• tg α = sin α ÷ cos α
• ctg α = cos α ÷ sin α
• 1 + tg² α = 1 ÷ cos² α
• 1 + ctg² α = 1 ÷ sin² α

 

Формулы сложения

 

• sin (α + β) = sin α · cos β + sin β · cos α
• sin (α — β) = sin α · cos β — sin β · cos α
• cos (α + β) = cos α · cos β — sin α · sin β
• cos (α — β) = cos α · cos β + sin α · sin β
• tg (α + β) = (tg α + tg β) ÷ (1 — tg α · tg β)
• tg (α — β) = (tg α — tg β) ÷ (1 + tg α · tg β)
• ctg (α + β) = (ctg α · ctg β + 1) ÷ (ctg β — ctg α)
• ctg (α — β) = (ctg α · ctg β — 1) ÷ (ctg β + ctg α)

https://uchim.org/matematika/trigonometricheskie-formuly — uchim.org

 

Формулы двойного угла

 

• cos 2α = cos² α — sin² α
• cos 2α = 2cos² α — 1
• cos 2α = 1 — 2sin² α
• sin 2α = 2sin α · cos α
• tg 2α = (2tg α) ÷ (1 — tg² α)
• ctg 2α = (ctg² α — 1) ÷ (2ctg α)

 

Формулы тройного угла

 

• sin 3α = 3sin α — 4sin³ α
• cos 3α = 4cos³ α — 3cos α
• tg 3α = (3tg α — tg³ α) ÷ (1 — 3tg² α)
• ctg 3α = (3ctg α — ctg³ α) ÷ (1 — 3ctg² α)

 

Формулы понижения степени

 

• sin² α = (1 — cos 2α) ÷ 2
• sin³ α = (3sin α — sin 3α) ÷ 4
• cos² α = (1 + cos 2α) ÷ 2
• cos³ α = (3cos α + cos 3α) ÷ 4
• sin² α · cos² α = (1 — cos 4α) ÷ 8
• sin³ α · cos³ α = (3sin 2α — sin 6α) ÷ 32

 

Переход от произведения к сумме

 

• sin α · cos β = ½ (sin (α + β) + sin (α — β))
• sin α · sin β = ½ (cos (α — β) — cos (α + β))
• cos α · cos β = ½ (cos (α — β) + cos (α + β))

Мы перечислили довольно много тригонометрических формул, но если чего-то не хватает, пишите.

Всё для учебы » Математика в школе » Тригонометрические формулы — шпаргалка

Чтобы добавить страницу в закладки, нажмите Ctrl+D.

Если страница помогла, сохраните её и поделитесь ссылкой с друзьями:

Тригонометрические формулы

Представляем вашему вниманию различные формулы, связанные с тригонометрией.

(1)	Основное тригонометрическое тождество	sin2(α) + cos2(α) = 1
(2)	Основное тождество через тангенс и косинус
(3)	Основное тождество через котангенс и синус
(4)	Соотношение между тангенсом и котангенсом	tg(α)ctg(α) = 1
(5)	Синус двойного угла	sin(2α) = 2sin(α)cos(α)
(6)	Косинус двойного угла	cos(2α) = cos2(α) – sin2(α) = 2cos2(α) – 1 = 1 – 2sin2(α)
(7)	Тангенс двойного угла	tg(2α) =   2tg(α) 1 – tg2(α)
(8)	Котангенс двойного угла	ctg(2α) = ctg2(α) – 1   2ctg(α)
(9)	Синус тройного угла	sin(3α) = 3sin(α)cos2(α) – sin3(α)
(10)	Косинус тройного угла	cos(3α) = cos3(α) – 3cos(α)sin2(α)
(11)	Косинус суммы/разности	cos(α±β) = cos(α)cos(β) ∓ sin(α)sin(β)
(12)	Синус суммы/разности	sin(α±β) = sin(α)cos(β) ± cos(α)sin(β)
(13)	Тангенс суммы/разности
(14)	Котангенс суммы/разности
(15)	Произведение синусов	sin(α)sin(β) = ½(cos(α–β) – cos(α+β))
(16)	Произведение косинусов	cos(α)cos(β) = ½(cos(α+β) + cos(α–β))
(17)	Произведение синуса на косинус	sin(α)cos(β) = ½(sin(α+β) + sin(α–β))
(18)	Сумма/разность синусов	sin(α) ± sin(β) = 2sin(½(α±β))cos(½(α∓β))
(19)	Сумма косинусов	cos(α) + cos(β) = 2cos(½(α+β))cos(½(α–β))
(20)	Разность косинусов	cos(α) – cos(β) = –2sin(½(α+β))sin(½(α–β))
(21)	Сумма/разность тангенсов
(22)	Формула понижения степени синуса	sin2(α) = ½(1 – cos(2α))
(23)	Формула понижения степени косинуса	cos2(α) = ½(1 + cos(2α))
(24)	Сумма/разность синуса и косинуса
(25)	Сумма/разность синуса и косинуса с коэффициентами
(26)	Основное соотношение арксинуса и арккосинуса	arcsin(x) + arccos(x) = π/2
(27)	Основное соотношение арктангенса и арккотангенса	arctg(x) + arcctg(x) = π/2

Формулы общего вида

(1)	Формула понижения nй четной степени синуса
(2)	Формула понижения nй четной степени косинуса
(3)	Формула понижения nй нечетной степени синуса
(4)	Формула понижения nй нечетной степени косинуса

— версия для печати

---

Определения

Синус угла α (обозн. sin(α)) — отношение противолежащего от угла α катета к гипотенузе.

Косинус угла α (обозн. cos(α)) — отношение прилежащего к углу α катета к гипотенузе.

Тангенс угла α (обозн. tg(α)) — отношение противолежащего к углу α катета к прилежащему. Эквивалентное определение — отношение синуса угла α к косинусу того же угла — sin(α)/cos(α).

Котангенс угла α (обозн. ctg(α)) — отношение прилежащего к углу α катета к противолежащему. Эквивалентное определение — отношение косинуса угла α к синусу того же угла — cos(α)/sin(α).

Другие тригонометрические функции: секанс — sec(α) = 1/cos(α); косеканс — cosec(α) = 1/sin(α).

Примечание

Мы специально не пишем знак * (умножить), — там, где две функции записаны подряд, без пробела, он подразумевается.

Подсказка

Для вывода формул косинуса, синуса, тангенса или котангенса кратных (4+) углов, достаточно расписать их по формулам соотв. косинуса, синуса, тангенса или котангенса суммы, либо сводить к предыдущим случаям, сводя до формул тройных и двойных углов.

Дополнение

Таблица производных

Если у вас есть мысли по поводу данной страницы или предложение по созданию математической (см. раздел «Математика») вспомогательной памятки, мы обязательно рассмотрим ваше предложение. Просто воспользуйтесь обратной связью.

© Школяр. Математика (при поддержке «Ветвистого древа») 2009—2016