이 수업은 해석 삼각법 단원을 열며, 출발점을 재는 입문 평가를 둔다. 이 단원은 첫 번째 단원에서 한 각의 함수로 공부한 삼각함수를 고유한 규칙을 가진 대수적 계산으로 바꾼다. 곧 모든 각에 대하여 성립하는 항등식, 합의 삼각비를 각 항의 삼각비로 나타내는 공식, 합을 곱으로 바꾸는 변환, 방정식과 부등식, 그리고 이들을 직선 사이의 각을 재는 데와 축이 기울어진 이차곡선을 알아보는 데 쓰는 것이다. 이 수업은 단원의 여섯 수업을 논리적 순서에 따라 소개하고, 그리스 천문학의 현의 표에서 오일러의 해석적 정식화에 이르는 이 생각들의 역사를 따라가며, 그것들을 낳은 문제, 곧 몇 개의 알려진 현으로부터 임의의 호의 현을 계산하는 문제를 제시하고, 단원이 증명할 도구로 하나의 예에서 그것을 푼다. 끝으로 이 생각들이 강좌의 나머지 부분, 사이트의 다른 강좌, 과학과 기술의 어디에서 다시 나타나는지를 보인다.
학습 목표
단원의 각 수업의 내용을 설명하고, 각 수업이 앞선 수업들에 어떻게 기대는지 설명한다.
현의 표, 현에서 사인으로의 이행, 삼각함수의 해석적 정식화를 역사적 맥락 속에 놓는다.
다른 알려진 현들로부터 한 현을 계산하는 문제를 정식화하고, 그 풀이 속에서 차의 공식과 반각 공식을 알아본다.
해석 삼각법이 미적분, 역학, 프로그래밍, 선형대수에서 쓰이는 응용을 찾는다.
입문 평가
단원을 공부하기 전에 출발점을 재어 두는 것이 좋다. 이 자기 점검은 점수를 매기지 않으며, 어디에서 멈추어 살펴야 할지를 알게 해 준다. 처음 아홉 문항은 단원의 여섯 수업을 다루는데, 다른 수업들을 떠받치는 항등식, 덧셈정리, 방정식의 수업에 각각 두 문항, 나머지 세 수업에 각각 한 문항을 둔다. 열 번째 문항은 모형화 문제로, 배각 공식을 이용하여 맥락 속의 상황을 식으로 세우도록 요구한다. 같은 능력은 마지막에 종합 수업에서 다른 자료로 다시 측정된다. 마지막 세 문항은 단원이 첫 번째 단원과 강좌 I에서 알고 있다고 보는 것, 곧 단위원 위의 값, 역함수, 내적을 확인한다.
입문 평가
단원을 시작하기 전에 출발점을 확인해 보세요. 짧은 자기 평가입니다. 점수가 매겨지지 않으며 결과는 브라우저에만 저장됩니다.
문제 1아래 등식 가운데 공통 정의역에서 항등식인 것은 어느 것인가?
sin2x의 제곱근은 ∣sinx∣ 식이지 sinx 식이 아니다. x=23π에서 좌변은 1 값을, 우변은 −1 값을 가진다. 반례 하나로 항등식을 반박하기에 충분하다.
0에서도, 2π에서도 성립하지만 4π에서는 성립하지 않으며, 거기서 좌변은 2 값을 가진다. 유리한 확인을 유한 번 해서는 항등식을 증명할 수 없다.
몫이 뒤집혔다. sinxtanx=cosxsinx⋅sinx1=cosx1=secx 식이 성립하며, 이 식은 x=3π에서 2 값을 가지고 21 값을 가지지 않는다.
통분하면 secx−cosx=cosx1−cos2x=cosxsin2x=sinxtanx 식이 되며, 이 식은 cosx=0 조건이 성립하는 모든 점에서 참이고, 그것이 두 변의 공통 정의역이다.
피타고라스 항등식에 의해 sec2θ=1+tan2θ=1625 식이 성립하므로 cos2θ=2516 식을 얻는다. 제2사분면에서 코사인은 음수이므로 cosθ=−54 값이 나온다. 54 값을 얻은 사람은 사분면이 정하는 부호를 잊었고, −53 값을 얻은 사람은 사인 53 값을 계산하고 거기에 코사인의 부호를 붙였다.
제2사분면에서 코사인은 음수이고, 피타고라스 항등식에 의해 cosθ=−54 값을 얻는다. 배각 공식에 의해 sin2θ=2⋅53⋅(−54)=−2524 식이 성립한다. 2524 값을 얻은 사람은 코사인을 양수로 잡았고, 56 값을 얻은 사람은 사인을 두 배로 했는데, 그 값은 1 값을 넘으므로 불가능하다.
합성한 꼴에 의해 3sinx−4cosx=5sin(x+φ) 식이 성립하고(단, R=9+16=5), 그 치역은 [−5,5] 집합이며, f 함수의 최댓값은 5+1=6 값이다. 8 값을 얻은 사람은 두 항의 최댓값을 더했는데, 그 최댓값들은 같은 점에서 얻어지지 않는다. 5 값을 얻은 사람은 상수를 잊었다.
삼항식은 (2cosx+1)(cosx−1) 꼴로 인수분해된다. 방정식 cosx=−21의 해는 한 바퀴 안에 두 개, 곧 32π 값과 34π 값이고, 방정식 cosx=1의 해는 0 하나뿐인데, ∣c∣=1 조건 때문이다. 4 값을 얻은 사람은 방정식 cosx=1의 해를 두 번 세었다.
문제 10단면이 원이고 지름이 20센티미터인 통나무에서, 단면이 직사각형인 각재를 단면의 네 꼭짓점이 통나무의 원 위에 오도록 잘라 내려고 한다. θ 각을 직사각형의 한 대각선이 한 변과 이루는 각이라 할 때, 단면의 넓이의 최댓값은 몇 제곱센티미터인가?
정답: 200
원에 내접하는 직사각형의 대각선은 지름이므로, 변의 길이는 20cosθ, 20sinθ 값이고, 배각 공식에 의해 넓이는 400sinθcosθ=200sin2θ 식이 된다. sin2θ≤1 부등식이 성립하고 등호는 θ=4π일 때 성립하므로, 최댓값은 200 값이며, 이는 정사각형 단면의 넓이이다. 400 값을 얻은 사람은 인수 21(sinθcosθ=21sin2θ 식의 것)을 잊었고, 50 값을 얻은 사람은 반지름을 대각선으로 잡았다.