Περίληψη
Αυτό το μάθημα ανοίγει την ενότητα της αναλυτικής τριγωνομετρίας, με μια αρχική αξιολόγηση που μετρά το σημείο εκκίνησης. Η ενότητα μετατρέπει τις τριγωνομετρικές συναρτήσεις, που μελετήθηκαν στην πρώτη ενότητα ως συναρτήσεις μιας γωνίας, σε έναν αλγεβρικό λογισμό με δικούς του κανόνες: ταυτότητες που ισχύουν για κάθε γωνία, τύπους που εκφράζουν τους τριγωνομετρικούς αριθμούς ενός αθροίσματος μέσω εκείνων των προσθετέων του, μετατροπές αθροισμάτων σε γινόμενα, εξισώσεις και ανισώσεις, και τη χρήση τους για τη μέτρηση γωνιών μεταξύ ευθειών και για την αναγνώριση των κωνικών με πλάγιους άξονες. Παρουσιάζει τα έξι μαθήματα της ενότητας με τη λογική τους σειρά, διατρέχει την ιστορία αυτών των ιδεών από τους πίνακες χορδών της ελληνικής αστρονομίας ως την αναλυτική διατύπωση του Όιλερ, διατυπώνει το πρόβλημα από το οποίο γεννήθηκαν, τον υπολογισμό της χορδής οποιουδήποτε τόξου από λίγες γνωστές χορδές, και το λύνει σε ένα παράδειγμα με τα εργαλεία που θα αποδείξει η ενότητα. Κλείνει δείχνοντας πού επανεμφανίζονται αυτές οι ιδέες στο υπόλοιπο του κύκλου μαθημάτων, σε άλλους κύκλους μαθημάτων του ιστοτόπου και στην επιστήμη και την τεχνική.
Μαθησιακοί στόχοι
- Να περιγραφεί το περιεχόμενο κάθε μαθήματος της ενότητας και να εξηγηθεί πώς το καθένα στηρίζεται σε όσα προηγούνται.
- Να τοποθετηθούν στο ιστορικό τους πλαίσιο οι πίνακες χορδών, η μετάβαση από τη χορδή στο ημίτονο και η αναλυτική διατύπωση των τριγωνομετρικών συναρτήσεων.
- Να διατυπωθεί το πρόβλημα του υπολογισμού μιας χορδής από άλλες γνωστές χορδές και να αναγνωριστούν στη λύση του οι τύποι της διαφοράς και της μισής γωνίας.
- Να εντοπιστούν εφαρμογές της αναλυτικής τριγωνομετρίας στον απειροστικό λογισμό, στη μηχανική, στον προγραμματισμό και στη γραμμική άλγεβρα.
Αρχική αξιολόγηση
Πριν διατρέξουμε την ενότητα, αξίζει να μετρήσουμε το σημείο εκκίνησης. Αυτός ο αυτοέλεγχος δεν βαθμολογείται: χρησιμεύει για να ξέρουμε πού να σταθούμε. Οι εννέα πρώτες ερωτήσεις αφορούν τα έξι μαθήματα της ενότητας, δύο για καθένα από τα μαθήματα των ταυτοτήτων, των τύπων αθροίσματος και των εξισώσεων, που στηρίζουν τα υπόλοιπα, και μία για καθένα από τα άλλα τρία· η δέκατη είναι ένα πρόβλημα μοντελοποίησης, που ζητά να διατυπωθεί με τον τύπο της διπλάσιας γωνίας μια κατάσταση σε πλαίσιο. Οι ίδιες δεξιότητες μετρώνται ξανά στο τέλος, στο μάθημα της σύνθεσης, με άλλα δεδομένα. Οι τρεις τελευταίες ελέγχουν όσα η ενότητα θεωρεί γνωστά από την πρώτη ενότητα και από τον πρώτο κύκλο μαθημάτων: τις τιμές του μοναδιαίου κύκλου, τις αντίστροφες συναρτήσεις και το εσωτερικό γινόμενο.
Πριν ξεκινήσεις την ενότητα, μέτρησε το σημείο εκκίνησής σου. Είναι μια σύντομη αυτοαξιολόγηση: δεν βαθμολογείται και το αποτέλεσμα αποθηκεύεται μόνο στον περιηγητή σου.
Ερώτηση 1Ποια από τις παρακάτω ισότητες είναι ταυτότητα στο κοινό πεδίο ορισμού της;
Η τετραγωνική ρίζα του είναι , όχι : για το πρώτο μέλος ισούται με και το δεύτερο με . Ένα μόνο αντιπαράδειγμα αρκεί για να ανατραπεί μια ταυτότητα.Ισχύει στο και στο , αλλά όχι στο , όπου το πρώτο μέλος ισούται με . Κανένα πεπερασμένο πλήθος ευνοϊκών ελέγχων δεν αποδεικνύει μια ταυτότητα.Το πηλίκο αντιστράφηκε: , που για ισούται με και όχι με .Με κοινό παρονομαστή, , που ισχύει σε κάθε σημείο όπου , δηλαδή στο κοινό πεδίο ορισμού των δύο μελών.Επανάληψη: Θεμελιώδεις τριγωνομετρικές ταυτότητες
Ερώτηση 2Αν και η βρίσκεται στο δεύτερο τεταρτημόριο, να υπολογιστεί το .
Σωστή απάντηση:
Από τη βασική τριγωνομετρική ταυτότητα, , οπότε · στο δεύτερο τεταρτημόριο το συνημίτονο είναι αρνητικό, και . Όποιος βρίσκει ξέχασε το πρόσημο που καθορίζει το τεταρτημόριο, και όποιος βρίσκει υπολόγισε το ημίτονο, , και του έδωσε το πρόσημο του συνημιτόνου.Επανάληψη: Θεμελιώδεις τριγωνομετρικές ταυτότητες
Ερώτηση 3Να υπολογιστεί η , με τη γραφή .
Είναι το άθροισμα των εφαπτομένων. Η εφαπτομένη δεν επιμερίζεται στο άθροισμα των γωνιών: πρέπει να γίνει διαίρεση με το .Το πρόσημο του παρονομαστή είναι αντεστραμμένο: χρησιμοποιήθηκε το αντί για το . Η γωνία βρίσκεται στο δεύτερο τεταρτημόριο και η εφαπτομένη της είναι αρνητική.Είναι η εφαπτομένη της : εφαρμόστηκε ο τύπος της διαφοράς αντί για τον τύπο του αθροίσματος.Από τον τύπο της εφαπτομένης αθροίσματος, , και με ρητοποίηση του παρονομαστή προκύπτει . Είναι αρνητική, όπως αρμόζει σε γωνία του δεύτερου τεταρτημορίου.Επανάληψη: Τύποι αθροίσματος, διαφοράς, διπλάσιας και μισής γωνίας
Ερώτηση 4Αν και , να υπολογιστεί το .
Σωστή απάντηση:
Στο δεύτερο τεταρτημόριο το συνημίτονο είναι αρνητικό, και από τη βασική τριγωνομετρική ταυτότητα · από τον τύπο της διπλάσιας γωνίας, . Όποιος βρίσκει πήρε το συνημίτονο θετικό, και όποιος βρίσκει διπλασίασε το ημίτονο, πράγμα αδύνατο, γιατί υπερβαίνει το .Επανάληψη: Τύποι αθροίσματος, διαφοράς, διπλάσιας και μισής γωνίας
Ερώτηση 5Να υπολογιστεί η μέγιστη τιμή της .
Σωστή απάντηση:
Από την αρμονική μορφή, , με · το σύνολο τιμών της είναι , και η μέγιστη τιμή της είναι . Όποιος βρίσκει άθροισε τις μέγιστες τιμές των δύο όρων, που δεν επιτυγχάνονται στο ίδιο σημείο, και όποιος βρίσκει ξέχασε τη σταθερά.Επανάληψη: Μετατροπή αθροισμάτων σε γινόμενα και η αρμονική μορφή
Ερώτηση 6Πόσες λύσεις έχει η εξίσωση στο ;
Σωστή απάντηση:
Το τριώνυμο παραγοντοποιείται ως . Η εξίσωση έχει δύο λύσεις μέσα σε μία πλήρη περιστροφή, τις και , και η μόνο μία, την , επειδή . Όποιος βρίσκει μέτρησε δύο φορές τη λύση της .Επανάληψη: Τριγωνομετρικές εξισώσεις και ανισώσεις
Ερώτηση 7Όταν η λύνεται με ύψωση στο τετράγωνο, προκύπτουν οι υποψήφιες λύσεις . Ποιες είναι οι λύσεις στο ;
Η ύψωση στο τετράγωνο δεν είναι ισοδυναμία: οι υποψήφιες λύσεις περιέχουν τις λύσεις, αλλά και εκείνες της . Πρέπει να ελεγχθούν.Είναι οι λύσεις της . Στο το πρώτο μέλος της αρχικής εξίσωσης, , ισούται με .Είναι οι ξένες λύσεις, δηλαδή εκείνες της · απορρίφθηκαν οι πραγματικές.Με την ύψωση στο τετράγωνο προστίθενται οι λύσεις της , οπότε κάθε υποψήφια λύση πρέπει να ελεγχθεί στην αρχική εξίσωση: στο και στο το πρώτο μέλος ισούται με , και στο και στο ισούται με .Επανάληψη: Τριγωνομετρικές εξισώσεις και ανισώσεις
Ερώτηση 8Ποια γωνία σχηματίζουν οι ευθείες και ;
Είναι η παραπληρωματική της γωνίας των ευθειών. Η γωνία δύο ευθειών δεν υπερβαίνει το , και γι' αυτό ο τύπος περιέχει απόλυτη τιμή.Λείπει η διαίρεση με το : η διαφορά των κλίσεων δεν είναι η εφαπτομένη της διαφοράς των γωνιών κλίσης.Το ότι οι κλίσεις έχουν αντίθετα πρόσημα δεν αρκεί για την καθετότητα: χρειάζεται , και εδώ .Από το θεώρημα της γωνίας δύο ευθειών, , και η γωνία δύο ευθειών ανήκει στο .Επανάληψη: Η γωνία δύο ευθειών και εφαρμογές της τριγωνομετρίας
Ερώτηση 9Τι παριστάνει η εξίσωση ;
Οι συντελεστές του και του είναι θετικοί, αλλά ο όρος με αλλάζει τη φύση της κωνικής: αποφασίζει το πρόσημο της ποσότητας , που εδώ είναι θετικό.Το ότι δεν αρκεί: ένας κύκλος απαιτεί επιπλέον . Εδώ .Οι παραβολές έχουν μηδενική διακρίνουσα· εδώ .Η διακρίνουσα είναι , και η εξίσωση είναι υπερβολικού τύπου· η στροφή κατά τη φέρνει στη μορφή , που είναι υπερβολή και όχι δύο ευθείες.Επανάληψη: Στροφή αξόνων και η γενική εξίσωση δευτέρου βαθμού
Ερώτηση 10Από έναν κορμό κυκλικής διατομής με διάμετρο εκατοστά θέλουμε να κόψουμε ένα δοκάρι ορθογώνιας διατομής, με τις τέσσερις κορυφές της διατομής πάνω στον κύκλο του κορμού. Αν είναι η γωνία που σχηματίζει μια διαγώνιος του ορθογωνίου με μία από τις πλευρές του, ποιο είναι το μέγιστο δυνατό εμβαδόν της διατομής, σε τετραγωνικά εκατοστά;
Σωστή απάντηση:
Οι διαγώνιοι ενός ορθογωνίου εγγεγραμμένου σε κύκλο είναι διάμετροι, οπότε οι πλευρές έχουν μήκη και , και από τον τύπο της διπλάσιας γωνίας το εμβαδόν είναι . Επειδή , με ισότητα για , η μέγιστη τιμή είναι , εκείνη της τετράγωνης διατομής. Όποιος βρίσκει ξέχασε τον παράγοντα της ισότητας , και όποιος βρίσκει πήρε ως διαγώνιο την ακτίνα.Επανάληψη: Τύποι αθροίσματος, διαφοράς, διπλάσιας και μισής γωνίας
Ερώτηση 11Από προηγούμενες ενότητεςΠοιες είναι οι συντεταγμένες του σημείου του μοναδιαίου κύκλου;
Είναι το : το τόξο διατρέχθηκε κατά την αντίθετη φορά των δεικτών του ρολογιού. Μια αρνητική γωνία διατρέχεται κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού.Είναι οι τιμές της , της γωνίας αναφοράς, χωρίς το πρόσημο του τεταρτημορίου: το σημείο βρίσκεται στο δεύτερο τεταρτημόριο, όπου η τετμημένη είναι αρνητική.Το ημίτονο και το συνημίτονο αντιμετατέθηκαν: είναι το σημείο .Η γωνία έχει κοινή τελική πλευρά με την , του δεύτερου τεταρτημορίου, της οποίας το συνημίτονο είναι και το ημίτονο .Ερώτηση 12Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί το .
Το τοξοσυνημίτονο δεν αναιρεί το συνημίτονο έξω από το : η τιμή του βρίσκεται πάντα σε αυτό το διάστημα, και η δεν βρίσκεται.Έχει το σωστό συνημίτονο, αλλά δεν ανήκει στο , το σύνολο τιμών του τοξοσυνημιτόνου· η πρωτεύουσα τιμή του τοξημιτόνου ή της τοξεφαπτομένης είναι εκείνη που μπορεί να είναι αρνητική.Είναι η γωνία αναφοράς, της οποίας το συνημίτονο είναι και όχι .Το συνημίτονο της είναι , και το τοξοσυνημίτονο επιστρέφει τη μοναδική γωνία του με αυτό το συνημίτονο, που είναι η .Επανάληψη: Οι αντίστροφες τριγωνομετρικές συναρτήσεις
Ερώτηση 13Από προηγούμενες ενότητεςΝα υπολογιστεί το συνημίτονο της γωνίας που σχηματίζουν τα διανύσματα και .
Σωστή απάντηση:
Το εσωτερικό γινόμενο είναι και κάθε διάνυσμα έχει μέτρο · το συνημίτονο είναι . Όποιος βρίσκει ξέχασε να διαιρέσει με τα μέτρα, και όποιος βρίσκει διαίρεσε με ένα μόνο από αυτά.Επανάληψη: Διανύσματα στο επίπεδο και παραμετρικές εξισώσεις της ευθείας
Φόρτωση του περιεχομένου…
Ολοκληρώθηκε
Συνδεθείτε για να αποθηκεύσετε την πρόοδό σας