פונקציות טריגונומטריות

sin, cos ו-tan: תכונות, סימנים ברביעים, זהויות, תבניות לפתרון משוואות וכללי גזירה.

תכונות של הפונקציות

מה שצריך לדעת על כל פונקציה עוד לפני שפותרים משהו.

sin(x) cos(x) tan(x)
תחום הגדרה כל המספרים כל המספרים x ≠ π2 + π · k
מחזוריות 360° 360° 180°
חיתוך עם ציר x 180k x = 90 + 180k 180k
זוגית / אי-זוגית אי-זוגיתsin(−x) = −sin(x) זוגיתcos(−x) = cos(x) אי-זוגיתtan(−x) = −tan(x)
נקודות קיצון x = 90 + 360kמקסימום; מינימום ב-270 + 360k x = 360kמקסימום; מינימום ב-180 + 360k איןעולה בכל תחום ההגדרה
קבוצת תמונות −1 ≤ sin(x) ≤ 1 −1 ≤ cos(x) ≤ 1 אינו מוגבל

חיוביות ושליליות ברביעים

הרביע הראשון הוא הימני-עליון, וממשיכים נגד כיוון השעון.

סינוס

sin(x)
  • חיובי בחצי העליון: רביע ראשון ושני.
  • שלילי בחצי התחתון: רביע שלישי ורביעי.

קוסינוס

cos(x)
  • חיובי בחצי הימני: רביע ראשון ורביעי.
  • שלילי בחצי השמאלי: רביע שני ושלישי.

טנגנס

tan(x)
  • חיובי ברביע הראשון והשלישי.
  • שלילי ברביע השני והרביעי.
הגיוני: tan = sin / cos, ולכן הסימן חיובי כששניהם באותו סימן.

זהויות

שתי היוצאות דופן מסומנות – הן אלה שמפילות במבחן.

זווית נגדית (−α)

  • sin(−α) = −sin(α)
  • tan(−α) = −tan(α)
  • cos(−α) = cos(α)יוצא דופן!

זווית משלימה ל-180°

  • sin(180 − α) = sin(α)יוצא דופן!
  • tan(180 − α) = −tan(α)
  • cos(180 − α) = −cos(α)

מעבר בין סינוס לקוסינוס

  • cos(α) = sin(90 − α)
  • sin(α) = cos(90 − α)
  • tan(α) = sin(α)cos(α)

הזהות הפיתגורית

sin2(α) + cos2(α) = 1
ממנה נובע גם sin2α = 1 − cos2α – שימושי כשרוצים משוואה בפונקציה אחת בלבד.

זווית כפולה

sin(2α) = 2 sin(α) cos(α)
שלוש צורות לאותו דבר cos(2α) = cos2α − sin2α
cos(2α) = 2cos2α − 1
cos(2α) = 1 − 2sin2α
בוחרים את הצורה שמשאירה רק את הפונקציה שכבר מופיעה במשוואה.

תבניות לפתרון משוואות

k הוא מספר שלם. שימו לב שלסינוס ולקוסינוס יש שני פתרונות בכל מחזור, ולטנגנס אחד.

sin(x) cos(x) tan(x)
sin(α) = sin(β) α = β + 360k α = 180 − β + 360k cos(α) = cos(β) α = β + 360k α = −β + 360k tan(α) = tan(β) α = β + 180k
sin(α) = 1α = 90 + 360k cos(α) = 1α = 360k tan(α) = 1α = 45 + 180k
sin(α) = −1α = 270 + 360k cos(α) = −1α = 180 + 360k tan(α) = −1α = −45 + 180k
sin(α) = 0α = 180k cos(α) = 0α = 90 + 180k tan(α) = 0α = 180k

כללי גזירה

הזווית תמיד ברדיאנים. כשבתוך הפונקציה יש ביטוי u – מכפילים ב-u′.

סינוס

(sin x)′ = cos x
עם פונקציה פנימית(sin u)′ = cos u · u′
דוגמה y = sin 4x y′ = 4 cos 4x

קוסינוס

(cos x)′ = − sin x
עם פונקציה פנימית(cos u)′ = − sin u · u′
דוגמה y = cos(x2) y′ = −2x · sin(x2)
המינוס שייך לגזירת הקוסינוס בלבד – זו הטעות הנפוצה ביותר כאן.

טנגנס

(tan x)′ = 1cos2 x
עם פונקציה פנימית(tan u)′ = u′cos2 u
דוגמה y = tan 3x y′ = 3cos2 3x

שילוב עם כללים אחרים

  • מכפלה: (x2 · sin x)′ = 2x sin x + x2 cos x
  • חזקה: (sin3x)′ = 3sin2x · cos x
  • מנה: ( sin xx )′ = x cos x − sin xx2
sin3x זה (sin x)3 – קודם כלל החזקה, ואז הנגזרת הפנימית cos x.