Trigonometrik jadvallarda asosan standart burchaklarning (0∘,30∘,45∘,60∘,90∘) qiymatlari beriladi. Ammo amaliyotda ko'pincha nostandart burchaklar, masalan 15∘ yoki 75∘ kabi burchaklar uchraydi.
Tabiiy savol tug'iladi: sin75∘ ni qanday hisoblash mumkin? 75∘=45∘+30∘ ekanini bilamiz. Lekin shunchaki sin(45∘+30∘)=sin45∘+sin30∘ deb yozish mumkinmi?
Keling tekshirib ko'ramiz:
sin45∘+sin30∘=22+21≈0,71+0,5=1,21.
Biroq sinusning qiymati hech qachon 1 dan oshishi mumkin emas! Demak, trigonometrik funksiyalar burchaklar yig'indisiga oddiy chiziqli taqsimlanmaydi.
Ikki burchak yig'indisi va ayirmasining trigonometrik funksiyalarini to'g'ri topish uchun qo'shish formulalari xizmat qiladi. Ushbu formulalar to'lqinlar fizikasi, optika, akustika, tebranishlar interferensiyasi hamda elektrotexnikada o'zgaruvchan tok zanjirlarini hisoblashda eng muhim matematik poydevor hisoblanadi.
Asosiy g'oya
1. Qo'shish formulalari
Har qanday α va β burchaklar uchun quyidagi ayniyatlar o'rinli:
Kosinus uchun qo'shish formulalari:cos(α−β)=cosαcosβ+sinαsinβcos(α+β)=cosαcosβ−sinαsinβ
E'tibor bering: kosinus formulasida argumentdagi ishora teskarisiga o'zgaradi — burchaklar ayirmasida o'rtada plyus, yig'indisida esa minus bo'ladi.
Sinus uchun qo'shish formulalari:sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβsin(α−β)=sinαcosβ−cosαsinβ
Sinus formulasida funksiyalar almashinib keladi (sin⋅cos) va o'rtadagi ishora saqlanadi.
Tangens uchun qo'shish formulalari:tg(α+β)=1−tgαtgβtgα+tgβtg(α−β)=1+tgαtgβtgα−tgβ
(Bu formulalar cos(α±β)=0, cosα=0 va cosβ=0 bo'lganda o'rinli).
2. Ikkilangan burchak formulalari
Qo'shish formulalarida β=α deb olsak, burchakni ikkilantirish formulalari hosil bo'ladi:
Sinus uchun:sin2α=2sinαcosα
Kosinus uchun:cos2α=cos2α−sin2α
Asosiy trigonometrik ayniyat sin2α+cos2α=1 dan foydalanib, cos2α ni faqat bitta funksiya orqali ham yozish mumkin:
cos2α=2cos2α−1cos2α=1−2sin2α
Tangens uchun:tg2α=1−tg2α2tgα
3. Darajani pasaytirish formulalari
Kosinusning ikkilangan burchak formulalaridan darajani pasaytirish formulalari kelib chiqadi. Ular integrallash va murakkab ifodalarni soddalashtirishda juda keng qo'llanadi:
sin2α=21−cos2αcos2α=21+cos2α
4. Yig'indi va ayirmani ko'paytmaga keltirish formulalari
Ifodalarni ko'paytuvchilarga ajratish va qisqartirish uchun quyidagi munosabatlardan foydalaniladi:
sinα+sinβ=2sin2α+βcos2α−βsinα−sinβ=2sin2α−βcos2α+βcosα+cosβ=2cos2α+βcos2α−βcosα−cosβ=−2sin2α+βsin2α−β
Yechilgan misollar
1-misol. Nostandart burchak qiymatini hisoblash
cos15∘ va sin75∘ ning aniq qiymatlarini toping.
15∘=45∘−30∘ deb yozib, kosinuslar ayirmasi formulasini qo'llaymiz:
cos15∘=cos(45∘−30∘)=cos45∘cos30∘+sin45∘sin30∘.
Standart qiymatlarni qo'yamiz:
cos15∘=22⋅23+22⋅21=46+2.
Keltirish formulasiga ko'ra sin75∘=cos(90∘−75∘)=cos15∘.
Demak, sin75∘ ham aynan shu qiymatga teng:
sin75∘=46+2.
Javob:cos15∘=sin75∘=46+2.
2-misol. Ikkilangan burchak funksiyalarini hisoblash
Agar sinα=53 va α∈(2π;π) (ikkinchi chorak) bo'lsa, sin2α, cos2α va tg2α ni hisoblang.
Avval cosα ni topamiz. Ikkinchi chorakda kosinus manfiy bo'ladi:
cosα=−1−sin2α=−1−259=−2516=−54.
Kasrni qisqartiring va soddalashtiring:
cos3x+cosxsin3x−sinx.
Suratga sinuslar ayirmasi, maxrajga kosinuslar yig'indisi formulasini qo'llaymiz:
sin3x−sinx=2sin23x−xcos23x+x=2sinxcos2x.cos3x+cosx=2cos23x+xcos23x−x=2cos2xcosx.
Surat va maxrajni kasrga qo'yib, umumiy ko'paytuvchi 2cos2x ga qisqartiramiz:
2cos2xcosx2sinxcos2x=cosxsinx=tgx.
Javob:tgx.
4-misol. Yordamchi burchak kiritish usuli
f(x)=3sinx+cosx funksiyaning eng katta qiymatini toping.
Ifodaning umumiy ko'paytuvchisini qavsdan tashqariga chiqaramiz. Buning uchun koeffitsiyentlar kvadratlari yig'indisining ildizini hisoblaymiz:
R=(3)2+12=3+1=2.
Ifodani 2 ga ko'paytirib va bo'lamiz:
f(x)=2(23sinx+21cosx).
cos6π=23 va sin6π=21 ekanini bilamiz. Qo'shish formulasidan foydalanamiz:
f(x)=2(sinxcos6π+cosxsin6π)=2sin(x+6π).
Sinus funksiyasining eng katta qiymati 1 bo'lgani sababli, f(x) ning eng katta qiymati 2⋅1=2 bo'ladi.
Javob:2.
Mashq
Quyidagi topshiriqlarni mustaqil bajaring va javoblaringizni tekshiring:
Yordamchi burchak usuliga ko'ra eng katta qiymat:
R=a2+b2=32+(−4)2=9+16=25=5.
Javob:5.
Keng tarqalgan xatolar
1. Burchaklar yig'indisini funksiyalar yig'indisi deb hisoblash.
✗ sin(α+β)=sinα+sinβ yoki cos(α−β)=cosα−cosβ.
✓ Trigonometrik funksiyalar chiziqli emas! Doimo to'liq formuladan foydalaning: sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ.
2. Kosinus qo'shish formulasidagi ishorada adashish.
✗ cos(α+β)=cosαcosβ+sinαsinβ deb plyus yozish.
✓ Kosinus formulasida burchaklar orasidagi ishora teskarisiga aylanadi: cos(α+β)=cosαcosβ−sinαsinβ.
3. Ikkilangan burchakni koeffitsiyent bilan chalkashtirish.
✗ cos2α=2cosα deb yozish.
✓ Argument 2 marta kattalashganda funksiya qiymati 2 ga ko'paymaydi: cos2α=cos2α−sin2α.
4. Darajani pasaytirish formulasida ishorani chalkashtirish.
✗ sin2α=21+cos2α deb plyus qo'yish.
✓ Sinus kvadratida minus, kosinus kvadratida esa plyus bo'ladi: sin2α=21−cos2α va cos2α=21+cos2α.
DTM uslubidagi test
Ushbu mavzu bo'yicha tayyorlangan 5 ta test savoli platformada interaktiv tarzda ishlaydi: o'z javobingizni tanlang va to'liq yechimni ko'ring.
Keyingi qadam
Qo'shish va ikkilangan burchak formulalari yordamida har qanday murakkab ifodalarni soddalashtirishni o'rgandik. Endi ushbu formulalarni noma'lum burchak qatnashgan tenglamalarga tatbiq etamiz — navbatdagi mavzu Trigonometrik tenglamalar.