Тригонометрические функции
Отношения с другими понятиями: Теория: Тригонометрия Представители:
Тригонометри́ческие фу́нкции — математические функции от величины угла . Они важны при изучении геометрии , а также при исследовании периодических процессов . Обычно тригонометрические функции определяют как отношения сторон прямоугольного треугольника или длины определённых отрезков в единичной окружности . Более современные определения выражают тригонометрические функции через суммы рядов или как решения некоторых дифференциальных уравнений , что позволяет расширить область определения этих функций на произвольные вещественные числа и даже на комплексные числа .
В настоящее время выделяют шесть основных тригонометрических функций, указанных ниже вместе с уравнениями , связывающими их друг с другом. Для последних четырёх функций, эти соотношения часто называют определениями этих функций, однако можно определять эти функции геометрически или как-нибудь по-другому. Кроме того, существуют другие функции, такие как
versin
\operatorname{versin}
и
exsec
\operatorname{exsec}
, но они в настоящее время редко используются (см. Редко используемые тригонометрические функции ). С тригонометрическими функциями тесно связаны обратные им функции (см. Обратные тригонометрические функции )
Основные тригонометрические функции
Функция
Обозначение
Соотношение
Графики
Си́нус
sin
Синус
\sin
sin
Синус
x
=
cos
Косинус
(
π
2
−
x
)
\sin x=\cos\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
В настройках вики неполная информация для программы с ID gnuplot. Отсутствует command. <externalvalue data="svg">No svg!</externalvalue>
Графики тригонометрических функций: синуса , косинуса , тангенса , секанса , косеканса , котангенса
Ко́синус
cos
Косинус
\cos
cos
Косинус
x
=
sin
Синус
(
π
2
−
x
)
\cos x=\sin\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
Та́нгенс
tg
Тангенс
\tg
[1]
tg
Тангенс
x
=
sin
Синус
x
cos
Косинус
x
=
ctg
Котангенс
(
π
2
−
x
)
=
ctg
Котангенс
1
x
\tg x=\frac{\sin x}{\cos x}=\ctg\left(\frac{\pi}{2}-x\right)=\ctg\frac{1}{x}
Кота́нгенс
ctg
Котангенс
\ctg
[2]
ctg
Котангенс
x
=
cos
Косинус
x
sin
Синус
x
=
tg
Тангенс
(
π
2
−
x
)
=
tg
Тангенс
1
x
\ctg x=\frac{\cos x}{\sin x}=\tg \left(\frac{\pi}{2}-x\right)=\tg \frac{1}{x}
Се́канс
sec
Секанс
\sec
sec
Секанс
x
=
1
cos
Косинус
x
=
cosec
Косеканс
(
π
2
−
x
)
\sec x=\frac{1}{\cos x}=\csc\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
Косе́канс
cosec
Косеканс
\cosec
[3]
cosec
Косеканс
x
=
1
sin
Синус
x
=
sec
Секанс
(
π
2
−
x
)
\cosec x=\frac{1}{\sin x}=\sec\left(\frac{\pi}{2}-x\right)
Тригонометрические функции в прямоугольном треугольнике Править
Рис. 2 Прямоугольный треугольник
Чтобы определить тригонометрические функции произвольного угла
α
,
\alpha,
возьмём произвольный прямоугольный треугольник, содержащий угол
α
\alpha
(см. Рис. 2). Стороны этого треугольника мы будем называть так:
Гипотенуза — сторона, противолежащая прямому углу, самая длинная сторона в треугольнике. В данном случае, сторона
c
.
c.
Противолежащий катет — катет, лежащий напротив угла. Например, катет
a
a
— противолежащий по отношению к углу
A
.
A.
Прилежащий катет — катет, являющийся стороной угла. Например, катет
b
b
— прилежащий по отношению к углу
A
.
A.
Будем предполагать, что треугольник лежит в евклидовой плоскости , поэтому сумма его углов равна
π
.
\pi.
Это означает, что углы между катетами и гипотенузой лежат между
0
0
и
π
2
.
\frac{\pi}{2}.
Используя формулы приведения или определение через единичную окружность, можно расширить область определения тригонометрических функций на множество вещественных чисел .
Синус угла — отношение противолежащего катета к гипотенузе:
sin
Синус
α
=
a
c
.
\sin\alpha=\frac{a}{c}.
Это отношение не зависит от выбора треугольника
A
B
C
{ABC}
, содержащего угол
α
,
\alpha,
так как все такие треугольники подобны .
Косинус угла — отношение прилежащего катета к гипотенузе:
cos
Косинус
α
=
b
c
.
\cos\alpha=\frac{b}{c}.
Так как
sin
Синус
β
=
b
c
,
\sin\beta=\frac{b}{c},
синус одного острого угла в треугольнике равна косинусу второго, и наоборот.
Тангенс угла — отношение противолежащего катета к прилежащему:
tg
Тангенс
α
=
a
b
.
\tg\,\alpha=\frac{a}{b}.
Котангенс угла — отношение прилежащего катета к противолежащему:
ctg
Котангенс
α
=
b
a
.
\ctg\,\alpha=\frac{b}{a}.
Котангенс одного острого угла в прямоугольном треугольнике равен тангенсу второго, и наоборот.
Секанс угла — отношение гипотенузы к прилежащему катету:
sec
Секанс
α
=
c
b
.
\sec\alpha=\frac{c}{b}.
Косеканс угла — отношение гипотенузы к противолежащему катету:
cosec
Косеканс
α
=
c
a
.
\cosec \,\alpha=\frac{c}{a}.
Из определений тригонометрических функций следует:
a
=
c
sin
Синус
α
,
a=c\sin\alpha\,,
b
=
c
cos
Косинус
α
,
b=c\cos\alpha\,,
a
=
b
tg
Тангенс
α
,
a=b\,\tg\,\alpha,
b
=
a
ctg
Котангенс
α
,
b=a\,\ctg\,\alpha,
c
=
b
sec
Секанс
α
,
c=b\sec\alpha\,,
c
=
a
cosec
Косеканс
α
,
c=a\,\cosec \,\alpha,
и симметрично:
b
=
c
sin
Синус
β
,
b=c\sin\beta\,,
a
=
c
cos
Косинус
β
,
a=c\cos\beta\,,
b
=
a
tg
Тангенс
β
,
b=a\,\tg\,\beta,
a
=
b
ctg
Котангенс
β
,
a=b\,\ctg\,\beta,
c
=
a
sec
Секанс
β
,
c=a\sec\beta\,,
c
=
b
cosec
Косеканс
β
.
c=b\,\cosec \,\beta.
Определение тригонометрических функций через окружность Править
Рис. 3.
Определение тригонометрических функций через окружность.
Рис. 4.
Tригонометрическиe функций угла
α
\alpha
в тригонометрической окружности с радиусом, равным единице.
Пусть на плоскости задана прямоугольная система координат с началом в точке
O
O
и с осями
O
X
{OX}
и
O
Y
{OY}
(см. Рис. 3). Возьмём в этой системе координат окружность с центром в точке
O
O
и радиусом , равным единице. Пусть отрезок
O
A
{OA}
поворачивается на произвольный угол
ϑ
\vartheta
вокруг центра
O
.
O.
Синусом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение ординаты точки
A
A
к длине отрезка
O
A
.
{OA}.
Обозначают
sin
Синус
ϑ
=
A
C
O
A
.
\sin\vartheta=\frac{AC}{OA}.
Так как длина отрезка
O
A
{OA}
равна
1
1
, то
sin
Синус
ϑ
=
A
C
.
\sin\vartheta={AC}.
Косинусом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение абсциссы точки
A
A
к длине отрезка
O
A
.
{OA}.
Обозначают
cos
Косинус
ϑ
=
O
C
O
A
.
\cos\vartheta=\frac{OC}{OA}.
Так как длина отрезка
O
A
{OA}
равна 1, то
cos
Косинус
ϑ
=
O
C
.
\cos\vartheta={OC}.
Тангенсом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение ординаты точки
A
A
к абсциссе точки
A
A
. Обозначают
tg
Тангенс
ϑ
=
A
C
O
C
\tg\,\vartheta=\frac{AC}{OC}
(в англоязычной литературе
tan
ϑ
)
.
\operatorname{tan}\vartheta ).
Так как
A
C
=
sin
Синус
ϑ
{AC}=\sin \vartheta
и
O
C
=
cos
Косинус
ϑ
,
{OC}=\cos\vartheta,
то
tg
Тангенс
ϑ
=
sin
Синус
ϑ
cos
Косинус
ϑ
.
\tg\,\vartheta=\frac{\sin\vartheta}{\cos\vartheta}.
Котангенсом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение абсциссы точки
A
A
к ординате точки
A
A
. Обозначают
ctg
Котангенс
ϑ
=
O
C
A
C
\ctg\,\vartheta=\frac{OC}{AC}
(в англоязычной литературе
cot
ϑ
)
.
\operatorname{cot}\vartheta ).
Так как
A
C
=
sin
Синус
ϑ
{AC}=\sin\vartheta
и
O
C
=
cos
Косинус
ϑ
,
{OC}=\cos\vartheta,
то
ctg
Котангенс
ϑ
=
cos
Косинус
ϑ
sin
Синус
ϑ
.
\ctg\,\vartheta=\frac{\cos\vartheta}{\sin\vartheta}.
Котангенс равен обратному значению тангенса:
ctg
Котангенс
ϑ
=
1
tg
Тангенс
ϑ
.
\ctg\,\vartheta=\frac{1}{\tg\,\vartheta}.
Секансом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение длины отрезка
O
A
{OA}
к абсциссе точки
A
A
. Обозначают
sec
Секанс
ϑ
=
O
A
O
C
.
\sec\vartheta=\frac{OA}{OC}.
Так как длина отрезка
O
A
{OA}
равна 1, то
sec
Секанс
ϑ
=
1
O
C
.
\sec\vartheta=\frac{1}{OC}.
Секанс равен обратному значению косинуса:
sec
Секанс
ϑ
=
1
cos
Косинус
ϑ
.
\sec\vartheta=\frac{1}{\cos\vartheta}.
Косекансом угла
ϑ
\vartheta
называется отношение длины отрезка
O
A
{OA}
к ординате точки
A
A
. Обозначают
cosec
Косеканс
ϑ
=
O
A
A
C
\cosec \,\vartheta=\frac{OA}{AC}
(в англоязычной литературе
csc
ϑ
)
.
\operatorname{csc}\vartheta ).
Так как длина отрезка
O
A
{OA}
равна
1
1
, то
cosec
Косеканс
ϑ
=
1
A
C
.
\cosec \,\vartheta=\frac{1}{AC}.
Косеканс равен обратному значению синуса:
cosec
Косеканс
ϑ
=
1
sin
Синус
ϑ
.
\cosec \,\vartheta=\frac{1}{\sin\vartheta}.
Из определения следует: если косинус угла равен нулю, то тангенс и секанс этого угла не существуют. Аналогично для котангенса и косеканса: если синус угла равен нулю, то котангенс и косеканс этого угла не существуют.
Определение тригонометрических функций через ряды Править
Используя геометрию и свойства пределов, можно доказать, что производная синуса равна косинусу и что производная косинуса равна минус синусу. Тогда можно воспользоваться теорией рядов Тейлора и представить синус и косинус в виде суммы степенных рядов:
sin
Синус
x
=
x
−
x
3
3
!
+
x
5
5
!
−
x
7
7
!
+
x
9
9
!
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
x
2
n
+
1
(
2
n
+
1
)
!
,
\sin x=x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+\frac{x^9}{9!}+\cdots=\sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nx^{2n+1}}{(2n+1)!},
cos
Косинус
x
=
1
−
x
2
2
+
x
4
4
!
−
x
6
6
!
+
x
8
8
!
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
x
2
n
(
2
n
)
!
.
\cos x=1-\frac{x^2}{2}+\frac{x^4}{4!}-\frac{x^6}{6!}+\frac{x^8}{8!}+\cdots=\sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nx^{2n}}{(2n)!}.
Пользуясь этими формулами, а также уравнениями
tg
Тангенс
x
=
sin
Синус
x
cos
Косинус
x
,
\tg\,x=\frac{\sin x}{\cos x},
ctg
Котангенс
x
=
cos
Косинус
x
sin
Синус
x
,
\ctg\,x=\frac{\cos x}{\sin x},
sec
Секанс
x
=
1
cos
Косинус
x
\sec x=\frac{1}{\cos x}
и
cosec
Косеканс
x
=
1
sin
Синус
x
,
\cosec \,x=\frac{1}{\sin x},
можно найти разложения в ряд Тейлора и других тригонометрических функций:
(1)
cosec
Косеканс
x
=
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
+
1
2
(
2
2
n
−
1
−
1
)
B
2
n
(
2
n
)
!
x
2
n
−
1
(2)
=
x
−
1
+
1
6
x
+
7
360
x
3
+
31
15120
x
5
+
⋯
,
for
0
<
|
x
|
<
π
,
\begin{align}
\csc x &= \sum_{n=0}^\infty \frac{(-1)^{n+1} 2 \left(2^{2n-1}-1\right) B_{2n}}{(2n)!}x^{2n-1} \\[5mu]
&= x^{-1} + \frac{1}{6}x + \frac{7}{360}x^3 + \frac{31}{15120}x^5 + \cdots, \qquad \text{for } 0 < |x| < \pi,
\end{align}
где
B
n
B_n
— числа Бернулли .
sec
Секанс
x
=
1
+
x
2
2
+
5
x
4
24
+
61
x
6
720
+
277
x
8
8064
+
⋯
=
∑
n
=
0
∞
(
−
1
)
n
E
2
n
(
2
n
)
!
x
2
n
,
\sec x=1+\frac{x^2}{2}+\frac{5x^4}{24}+\frac{61x^6}{720}+\frac{277x^8}{8064}+\cdots = \sum_{n=0}^\infty\frac{(-1)^nE_{2n}}{(2n)!}x^{2n},
где
E
n
E_n
— числа Эйлера .
Определение тригонометрических функций через экспоненту Править
Определение тригонометрических функций через ряды эквивалентно следующему компактному определению тригонометрических функций, носящему имя формула Муавра :
e
i
x
=
cos
Косинус
x
+
i
sin
Синус
x
e^{ix} = \cos x + i \sin x
Значения тригонометрических функций для некоторых углов Править
Значения синуса, косинуса, тангенса, котангенса, секанса и косеканса для некоторых углов приведены в таблице.
Значения тригонометрических функций на окружности.
α
\alpha \,\!
0°(0 рад)
30° (π/6)
45° (π/4)
60° (π/3)
90° (π/2)
180° (π)
270° (3π/2)
sin
Синус
α
\sin \alpha \,\!
0
{0} \,\!
1
2
\frac{1}{2}\,\!
2
2
\frac{ \sqrt{2}}{2}\,\!
3
2
\frac{ \sqrt{3}}{2}\,\!
1
{1}\,\!
0
{0}\,\!
−
1
{-1}\,\!
cos
Косинус
α
\cos \alpha \,\!
1
{1} \,\!
3
2
\frac{ \sqrt{3}}{2}\,\!
2
2
\frac{ \sqrt{2}}{2}\,\!
1
2
\frac{1}{2}\,\!
0
{0}\,\!
−
1
{-1}\,\!
0
{0}\,\!
tg
α
\mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha \,\!
0
{0} \,\!
1
3
\frac{1}{ \sqrt{3}}\,\!
1
{1}\,\!
3
\sqrt{3}\,\!
∞
\infty \,\!
0
{0}\,\!
∞
\infty \,\!
ctg
α
\mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha \,\!
∞
\infty \,\!
3
\sqrt{3}\,\!
1
{1} \,\!
1
3
\frac{1}{ \sqrt{3}}\,\!
0
{0}\,\!
∞
\infty \,\!
0
{0}\,\!
sec
Секанс
α
\sec \alpha \,\!
1
{1} \,\!
2
3
\frac{2}{ \sqrt{3}}\,\!
2
\sqrt{2}\,\!
2
{2}\,\!
∞
\infty \,\!
−
1
{-1}\,\!
∞
\infty \,\!
cosec
Косеканс
α
\cosec \, \alpha \,\!
∞
\infty \,\!
2
{2}\,\!
2
\sqrt{2}\,\!
2
3
\frac{2}{ \sqrt{3}}\,\!
1
{1}\,\!
∞
\infty \,\!
−
1
{-1}\,\!
Значения тригонометрических функций нестандартных углов Править
sin
Синус
π
10
=
sin
Синус
18
∘
=
5
−
1
4
\sin \frac{\pi}{10} = \sin 18^\circ = \frac{\sqrt{5}-1}{4}
tg
Тангенс
π
120
=
tg
Тангенс
1.5
∘
=
8
−
2
(
2
−
3
)
(
3
−
5
)
−
2
(
2
+
3
)
(
5
+
5
)
8
+
2
(
2
−
3
)
(
3
−
5
)
+
2
(
2
+
3
)
(
5
+
5
)
\tg \frac{\pi}{120}= \tg 1.5^\circ =\sqrt{\frac{8-\sqrt{2(2-\sqrt{3})(3-\sqrt{5})} - \sqrt{
2(2+\sqrt{3})(5+\sqrt{5})}}{8+\sqrt{2(2-\sqrt{3})(3-\sqrt{5})}+\sqrt{2(2+\sqrt{3})(5+\sqrt{5})}
}}
cos
Косинус
π
240
=
1
16
(
2
−
2
+
2
(
2
(
2
+
5
)
+
3
−
15
)
+
2
+
2
+
2
(
6
(
5
+
5
)
+
5
−
1
)
)
\cos \frac{\pi}{240}=\frac{1}{16}\left(\sqrt{2-\sqrt{2+\sqrt{2}}} \left(\sqrt{2(2+\sqrt{5})}+\sqrt{3}-\sqrt{15} \right) + \sqrt{\sqrt{2+\sqrt{2}}+2} \left (\sqrt{6(5+\sqrt{5})}+\sqrt{5} - 1 \right) \right)
cos
Косинус
π
17
=
1
8
2
(
2
17
(
17
−
17
)
2
−
17
−
17
2
−
4
34
+
2
17
+
3
17
+
17
+
34
−
2
17
+
17
+
15
)
\cos \frac{\pi}{17} = \frac{1}{8}
\sqrt{2 \left(
\sqrt{2\sqrt{\frac{17(17-\sqrt{17})}{2}}-\sqrt{\frac{17-\sqrt{17}}{2}}-4\sqrt{34+2\sqrt{17}}+3\sqrt{17}+17}+\sqrt{34-2\sqrt{17}}+\sqrt{17}+15 \right)}
Свойства тригонометрических функций Править
Функция y = cos α — чётная, функции: y = sin α, y = tg α, y = ctg α — нечётные, то есть:
sin
Синус
(
−
α
)
=
−
sin
Синус
α
,
\sin \left( - \alpha \right) = - \sin \alpha\,,
cos
Косинус
(
−
α
)
=
cos
Косинус
α
,
\cos \left( - \alpha \right) = \cos \alpha\,,
tg
(
−
α
)
=
−
tg
α
,
\mathop{\mathrm{tg}}\, \left( - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha\,,
ctg
(
−
α
)
=
−
ctg
α
.
\mathop{\mathrm{ctg}}\, \left( - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha\,.
Для острых углов
α
<
π
2
\alpha < \frac{ \pi}{2}\,\!
справедливо:
sin
Синус
(
π
2
−
α
)
=
cos
Косинус
α
,
\sin \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \cos \alpha\,,
cos
Косинус
(
π
2
−
α
)
=
sin
Синус
α
,
\cos \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \sin \alpha\,,
tg
(
π
2
−
α
)
=
ctg
α
,
\mathop{\mathrm{tg}}\, \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \mathop{\mathrm{ctg}}\, \alpha\,,
ctg
(
π
2
−
α
)
=
tg
α
.
\mathop{\mathrm{ctg}}\, \left( \frac{ \pi}{2} - \alpha \right) = \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha\,.
Для углов
0
<
α
<
π
0 < \alpha < \pi \,\!
справедливо:
sin
Синус
(
π
−
α
)
=
sin
Синус
α
,
\sin \left( \pi - \alpha \right) = \sin \alpha\,,
cos
Косинус
(
π
−
α
)
=
−
cos
Косинус
α
,
\cos \left( \pi - \alpha \right) = - \cos \alpha\,,
tg
(
π
−
α
)
=
−
tg
α
,
α
≠
π
2
.
\mathop{\mathrm{tg}}\, \left( \pi - \alpha \right) = - \mathop{\mathrm{tg}}\, \alpha, \qquad \alpha \ne \frac{ \pi}{2}\,.
Рассмотрим треугольник ABO (см. Рис. 1). По теореме Пифагора :
(
A
B
)
2
+
(
B
O
)
2
=
(
O
A
)
2
,
\left(AB \right)^2 + \left(BO \right)^2 = \left(OA \right)^2 \,,
если OA = 1, то AB = sin α и OB = cos α, то есть
sin
Синус
2
α
+
cos
Косинус
2
α
=
1.
(
1
)
\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1. \qquad \qquad (1)\,
Если разделить выражение (1) на
cos
Косинус
2
α
,
\cos^2 \alpha \,,
то получим следующее тождество:
1
+
tg
2
α
=
1
cos
Косинус
2
α
.
(
2
)
1 + \mathop{\mathrm{tg}}\,^2 \alpha = \frac{1}{ \cos^2 \alpha}. \qquad \qquad (2) \,
Если разделить выражение (1) на
sin
Синус
2
α
,
\sin^2 \alpha \,,
то получим следующее тождество:
1
+
1
tg
2
α
=
1
sin
Синус
2
α
,
(
3
)
1 + \frac{1}{ \mathop{\mathrm{tg}}\,^2 \alpha} = \frac{1}{ \sin^2 \alpha}, \qquad \qquad (3) \,
или
1
+
ctg
2
α
=
1
sin
Синус
2
α
.
(
4
)
1 + \mathop{\mathrm{ctg}}\,^2 \alpha = \frac{1}{ \sin^2 \alpha}. \qquad \qquad (4) \,
Полезные тождества Править
1
±
sin
Синус
x
=
2
sin
Синус
2
(
π
4
±
x
2
)
1\pm \sin x = 2 \sin^2 \left (\frac {\pi}{4} \pm \frac x2 \right )
1
+
cos
Косинус
x
=
2
cos
Косинус
2
(
x
2
)
1+\cos x = 2 \cos^2 \left ( \frac x2 \right )
1
−
cos
Косинус
x
=
2
sin
Синус
2
(
x
2
)
1-\cos x = 2 \sin^2 \left ( \frac x2 \right )
1
±
tg
Тангенс
x
=
2
sin
Синус
(
π
4
±
x
)
cos
Косинус
x
1\pm \tg x=\frac{\sqrt{2} \sin \left (\frac{\pi}{4}\pm x \right )}{\cos x}
1
±
ctg
Котангенс
x
=
2
sin
Синус
(
π
4
±
x
)
sin
Синус
x
1\pm \ctg x=\frac{\sqrt{2} \sin \left (\frac{\pi}{4}\pm x \right )}{\sin x}
sin
Синус
2
(
x
)
+
sin
Синус
2
(
y
)
=
1
2
[
2
−
cos
Косинус
(
2
x
)
−
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\sin^2(x)+\sin^2(y)=\frac 12 \left [ 2- \cos(2x)-\cos(2y)\right ]
sin
Синус
2
(
x
)
−
sin
Синус
2
(
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
]
\sin^2(x)-\sin^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2y)-\cos(2x)\right ]
cos
Косинус
2
(
x
)
+
cos
Косинус
2
(
y
)
=
1
2
[
2
+
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\cos^2(x)+\cos^2(y)=\frac 12 \left [ 2+ \cos(2x)+\cos(2y)\right ]
cos
Косинус
2
(
x
)
−
cos
Косинус
2
(
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
x
)
−
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\cos^2(x)-\cos^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2x)-\cos(2y)\right ]
sin
Синус
2
(
x
)
+
cos
Косинус
2
(
y
)
=
1
2
[
2
−
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\sin^2(x)+\cos^2(y)=\frac 12 \left [ 2- \cos(2x)+\cos(2y)\right ]
cos
Косинус
2
(
x
)
−
sin
Синус
2
(
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\cos^2(x)-\sin^2(y)=\frac 12 \left [ \cos(2x)+\cos(2y)\right ]
sin
Синус
2
(
x
+
y
)
=
1
2
[
sin
Синус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
+
1
]
\sin^2(x+y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \sin(2y) - \cos(2x) \cos(2y) +1 \right ]
cos
Косинус
2
(
x
+
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
−
sin
Синус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
y
)
+
1
]
\cos^2(x+y)=\frac 12 \left [ \cos(2x) \cos(2y) - \sin(2x) \sin(2y)+1 \right ]
sin
Синус
2
(
x
−
y
)
=
1
2
[
1
−
sin
Синус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\sin^2(x-y)=\frac 12 \left [1-\sin(2x) \sin(2y)-\cos(2x) \cos(2y) \right ]
cos
Косинус
2
(
x
−
y
)
=
1
2
[
1
+
sin
Синус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
y
)
+
cos
Косинус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\cos^2(x-y)=\frac 12 \left [1+\sin(2x) \sin(2y)+\cos(2x) \cos(2y) \right ]
sin
Синус
(
x
+
y
)
+
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
x
cos
Косинус
y
\sin (x+y)+\sin (x-y)=2\sin x \cos y
sin
Синус
(
x
+
y
)
−
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
x
sin
Синус
y
\sin (x+y)-\sin (x-y)=2\cos x \sin y
sin
Синус
(
x
+
y
)
+
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
x
+
π
4
)
sin
Синус
(
y
+
π
4
)
\sin (x+y)+\cos (x-y)=2\sin \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \sin\left(y+\frac{\pi}{4}\right)
sin
Синус
(
x
+
y
)
−
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
−
2
cos
Косинус
(
x
+
π
4
)
cos
Косинус
(
y
+
π
4
)
\sin (x+y)-\cos (x-y)=- 2\cos \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \cos\left(y+\frac{\pi}{4}\right)
sin
Синус
(
x
+
y
)
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
]
\sin (x+y) \sin(x-y)= \frac 12 [\cos(2y)-\cos(2x)]
sin
Синус
(
x
+
y
)
cos
Косинус
(
x
+
y
)
=
1
2
[
sin
Синус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
cos
Косинус
(
2
x
)
]
\sin (x+y) \cos(x+y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \cos(2y)+\sin(2y) \cos(2x) \right ]
sin
Синус
(
x
+
y
)
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
1
2
[
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
]
\sin (x+y) \cos(x-y)= \frac 12 [\sin(2x)+\sin(2y)]
sin
Синус
(
x
+
y
)
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
2
cos
Косинус
(
x
−
y
)
\sin (x+y) \tg (x-y)= \frac {\cos(2y)-\cos(2x)}{2\cos(x-y)}
sin
Синус
(
x
+
y
)
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
2
sin
Синус
(
x
−
y
)
\sin (x+y) \ctg (x-y)= \frac {\sin(2x)+\sin(2y)}{2\sin(x-y)}
sin
Синус
(
x
−
y
)
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
1
2
[
sin
Синус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
cos
Косинус
(
2
x
)
]
\sin (x-y) \cos(x-y)=\frac 12 \left [ \sin(2x) \cos(2y)-\sin(2y) \cos(2x) \right ]
cos
Косинус
(
x
+
y
)
+
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
x
cos
Косинус
y
\cos(x+y)+\cos(x-y)=2\cos x \cos y
cos
Косинус
(
x
+
y
)
−
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
−
2
sin
Синус
x
sin
Синус
y
\cos (x+y)-\cos (x-y)=- 2\sin x \sin y
cos
Косинус
(
x
+
y
)
+
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
x
+
π
4
)
cos
Косинус
(
y
+
π
4
)
\cos (x+y)+\sin (x-y)=2\sin \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \cos\left(y+\frac{\pi}{4}\right)
cos
Косинус
(
x
+
y
)
−
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
(
x
+
π
4
)
sin
Синус
(
y
+
π
4
)
\cos (x+y)-\sin (x-y)= 2\cos \left(x+\frac{\pi}{4}\right) \sin\left(y+\frac{\pi}{4}\right)
cos
Косинус
(
x
+
y
)
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
1
2
[
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
]
\cos (x+y) \cos(x-y)= \frac 12 [\cos(2x)+\cos(2y)]
cos
Косинус
(
x
+
y
)
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
1
2
[
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
]
\cos (x+y) \sin(x-y)= \frac 12 [\sin(2x)-\sin(2y)]
cos
Косинус
(
x
+
y
)
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
2
cos
Косинус
(
x
−
y
)
\cos (x+y) \tg (x-y)= \frac {\sin(2x)-\sin(2y)}{2\cos(x-y)}
cos
Косинус
(
x
+
y
)
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
2
sin
Синус
(
x
−
y
)
\cos (x+y) \ctg (x-y)= \frac {\cos(2x)+\cos(2y)}{2\sin(x-y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
+
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
\tg (x+y)+ \tg (x-y)=\frac{2\sin(2x)}{\cos(2x)+\cos(2y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
−
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
2
y
)
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
\tg (x+y)- \tg (x-y)=\frac{2\sin(2y)}{\cos(2x)+\cos(2y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
+
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
(
2
y
)
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
\tg (x+y)+ \ctg (x-y)=\frac{2\cos(2y)}{\sin(2x)-\sin(2y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
−
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
y
)
−
sin
Синус
(
2
x
)
\tg (x+y)- \ctg (x-y)=\frac{2\cos(2x)}{\sin(2y)-\sin(2x)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
2
cos
Косинус
(
x
+
y
)
\tg (x+y) \sin(x-y)=\frac{\cos(2y)-\cos(2x)}{2\cos(x+y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
2
cos
Косинус
(
x
+
y
)
\tg (x+y) \cos(x-y)=\frac{\sin(2x)+\sin(2y)}{2\cos(x+y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
\tg (x+y) \tg (x-y)=\frac{\cos(2y)-\cos(2x)}{\cos(2x)+\cos(2y)}
tg
Тангенс
(
x
+
y
)
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
\tg (x+y) \ctg (x-y)=\frac{\sin(2x)+\sin(2y)}{\sin(2x)-\sin(2y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
+
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
(
2
y
)
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
\ctg (x+y)+ \tg (x-y)=\frac{2\cos(2y)}{\sin(2x)+\sin(2y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
−
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
2
cos
Косинус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
\ctg (x+y)- \tg (x-y)=\frac{2\cos(2x)}{\sin(2x)+\sin(2y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
+
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
2
x
)
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
\ctg (x+y)+ \ctg (x-y)=\frac{2\sin(2x)}{\cos(2y)-\cos(2x)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
−
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
2
sin
Синус
(
2
y
)
cos
Косинус
(
2
x
)
−
cos
Косинус
(
2
y
)
\ctg (x+y)- \ctg (x-y)=\frac{2\sin(2y)}{\cos(2x)-\cos(2y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
sin
Синус
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
2
sin
Синус
(
x
+
y
)
\ctg (x+y) \sin(x-y)=\frac{\sin(2x)-\sin(2y)}{2\sin(x+y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
cos
Косинус
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
2
sin
Синус
(
x
+
y
)
\ctg (x+y) \cos(x-y)=\frac{\cos(2x)+\cos(2y)}{2\sin(x+y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
tg
Тангенс
(
x
−
y
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
−
sin
Синус
(
2
y
)
sin
Синус
(
2
x
)
+
sin
Синус
(
2
y
)
\ctg (x+y) \tg (x-y)=\frac{\sin(2x)-\sin(2y)}{\sin(2x)+\sin(2y)}
ctg
Котангенс
(
x
+
y
)
ctg
Котангенс
(
x
−
y
)
=
cos
Косинус
(
2
x
)
+
cos
Косинус
(
2
y
)
cos
Косинус
(
2
y
)
−
cos
Косинус
(
2
x
)
\ctg (x+y) \ctg (x-y)=\frac{\cos(2x)+\cos(2y)}{\cos(2y)-\cos(2x)}
ctg
Котангенс
x
+
tg
Тангенс
x
=
2
sin
Синус
(
2
x
)
\ctg x+ \tg x=\frac{2}{\sin(2x)}
ctg
Котангенс
x
−
tg
Тангенс
x
=
2
cos
Косинус
(
2
x
)
sin
Синус
(
2
x
)
\ctg x- \tg x=\frac{2 \cos(2x)}{\sin(2x)}
tg
Тангенс
n
x
=
sin
Синус
n
(
2
x
)
[
1
+
cos
Косинус
(
2
x
)
]
n
\tg^n x=\frac{\sin^n(2x)}{[1+\cos(2x)]^n}
tg
Тангенс
(
3
x
)
=
tg
Тангенс
x
⋅
tg
Тангенс
(
π
3
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
π
3
−
x
)
\tg (3x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{3}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{3}-x\right )
tg
Тангенс
(
5
x
)
=
tg
Тангенс
x
⋅
tg
Тангенс
(
π
5
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
π
5
−
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
2
π
5
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
2
π
5
−
x
)
\tg (5x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{5}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{5}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{2\pi}{5}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{2\pi}{5}-x\right )
tg
Тангенс
(
7
x
)
=
tg
Тангенс
x
⋅
tg
Тангенс
(
π
7
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
π
7
−
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
2
π
7
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
2
π
7
−
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
3
π
7
+
x
)
⋅
tg
Тангенс
(
3
π
7
−
x
)
\tg (7x)=\tg x \cdot \tg \left (\frac{\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{\pi}{7}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{2\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{2\pi}{7}-x\right ) \cdot \tg \left (\frac{3\pi}{7}+x\right )\cdot \tg \left (\frac{3\pi}{7}-x\right )
∏
k
=
0
n
cos
Косинус
(
2
k
x
)
=
sin
Синус
(
2
n
+
1
x
)
2
n
+
1
⋅
sin
Синус
x
\prod \limits _{k=0}^n \cos \left (2^k x \right )=\frac{\sin \left ( 2^{n+1} x \right )}{2^{n+1} \cdot \sin x}
∏
k
=
0
n
cos
Косинус
(
x
2
k
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
2
n
+
1
⋅
sin
Синус
(
x
2
n
)
\prod \limits _{k=0}^n \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin(2x)}{2^{n+1} \cdot \sin \left (\frac{x}{2^n}\right )}
∏
k
=
1
n
cos
Косинус
(
x
2
k
)
=
sin
Синус
x
2
n
⋅
sin
Синус
(
x
2
n
)
\prod \limits _{k=1}^n \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin x}{2^{n} \cdot \sin \left (\frac{x}{2^n}\right )}
∏
k
=
0
∞
cos
Косинус
(
x
2
k
)
=
sin
Синус
(
2
x
)
2
x
\prod \limits _{k=0}^{\infty} \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin(2x)}{2x}
∏
k
=
1
∞
cos
Косинус
(
x
2
k
)
=
sin
Синус
x
x
\prod \limits _{k=1}^{\infty} \cos \left (\frac{x}{2^k}\right )=\frac{\sin x}{x}
Производные и интегралы Править
Все тригонометрические функции непрерывно дифференцируемы на всей области определения:
(
sin
Синус
x
)
′
=
cos
Косинус
x
,
( \sin x )' = \cos x \,,
(
cos
Косинус
x
)
′
=
−
sin
Синус
x
,
( \cos x )' = -\sin x \,,
(
tg
Тангенс
x
)
′
=
1
cos
Косинус
2
x
,
( \tg x )' = \frac{1}{\cos ^2 x},
(
ctg
Котангенс
x
)
′
=
−
1
sin
Синус
2
x
.
( \ctg x )' = -\frac{1}{\sin ^2 x}.
Интегралы тригонометрических функций на области определения выражаются через элементарные функции следующим образом:
∫
sin
Синус
x
d
x
=
−
cos
Косинус
x
+
C
,
\int\sin x\, dx = -\cos x + C \,,
∫
cos
Косинус
x
d
x
=
sin
Синус
x
+
C
,
\int\cos x\, dx = \sin x + C \,,
∫
tg
Тангенс
x
d
x
=
−
ln
Натуральный логарифм
|
cos
Косинус
x
|
+
C
,
\int\tg x\, dx = -\ln \left| \cos x\right| + C \,,
∫
ctg
Котангенс
x
d
x
=
ln
Натуральный логарифм
|
sin
Синус
x
|
+
C
.
\int\ctg x\, dx = \ln \left| \sin x \right| + C \,.
Линия синуса у индийских математиков первоначально называлась अर्धज्या , ардха-джья̄ («полутетива »), затем слово ардха- (अर्ध ) было отброшено и линию синуса стали называть просто джья̄ (ज्या ). Но чаще использовался синоним джӣва , «живой» (जीबा ). Арабские переводчики не перевели слово джӣва арабским словом ватар (وتر ), обозначающим тетиву и хорду, а транскрибировали арабскими буквами и стали называть линию синуса джӣба (произношение جيبا ). Так как в арабском языке краткие гласные не обозначаются, а долгое ӣ в слове джӣба обозначается так же, как полугласная й (جيب ), Герардо Кремонский интерпретировал слово как джайб , что буквально обозначает «впадина», «пазуха» и перевёл его на латынь словом sinus , имеющим то же значение. [4]
Современное обозначение синуса
sin
Синус
\sin
и косинуса
cos
Косинус
\cos
введено Леонардом Эйлером в XVIII веке.
Термины «тангенс» (от лат. tangens , «касающийся») и «секанс» (secans , «секущий») были введены датским математиком Томасом Финке (1561—1656) в его книге «Геометрия круглого» (Geometria rotundi, 1583)