زیرصد سنجش

روابط مثلثاتی | مهم ترین نسبت ها و فرمول های مثلثاتی

روابط مثلثاتی فرمول های مثلثاتی

مثلثات یکی از علوم پرکاربرد ریاضیات است که به روابط هندسی مهمی پردازد. این شاخه در دنیای علوم ریاضی از جایگاه ویژه ای برخوردار است. اساس روابط مثلثاتی، نسبت های مثلثاتی و شکل گیری فرمول های مثلثاتی درواقع نمایانگر روابط میان سه ضلع مثلث قائم‌الزاویه و زوایای مابین آن ها تشکیل شده است.

با ورود به دوره دوم متوسطه و با آغاز مباحث ریاضیات در پایه دهم، دانش آموزان با مفاهیم مثلثات و روابط مثلثاتی سر و کار بسیار زیادی خواهند داشت. هم در حل مسائل درس ریاضیات و هم در بررسی و پاسخگویی به بخش قابل توجهی از مسائل فیزیک، فرمول های مثلثاتی نقش پر رنگی دارند.

در این نوشته قصد داریم تا به بررسی فرمول های پایه و مهم مثلثات، نسبت های مثلثاتی و بررسی دایره مثلثاتی و هم همچنین اهمیت آن ها در حل سوالات ریاضی بپردازیم. اگر به دنبال شناخت و کسب مهارت در حل مسایل مثلثات هستید این مقاله را تا انتها بخوانید.

روابط و فرمول های مثلثاتی | بررسی نسبت های مثلثاتی مهم

در یک تعریف جامع و کلی از مثلثات می توان گفت: “دانش مثلثات استدلالات مربوط به اشکال هندسی، روابط جبری و نموداری را به یکدیگر مرتبط می کند.” همانطور که گفته شد، روابط مثلثاتی بر اساس نسبت های اضلاع یک مثلث قائم الزاویه و زوایای بین آنها شکل می گیرند.

ساده ترین شکل این نسبت ها را در تعریف سینوس، کسینوس، تانژانت و کتانژانت می توانیم ببینیم.

تعریف نسبت ها در مثلثات

نسبت های مثلثاتی سینوس و کسینوس در واقع پایه اصلی سایر نسبت های مثلثاتی هستند. مقادیر و نسبت های مثلثاتی تانژانت و کتانژانت را به راحتی می توان به کمک نسبت های سینوس و کسینوس محاسبه کرد. تمامی فرمول های مثلثاتی نیز به شکلی از همین روابط اصلی ساخته و اثبات می شوند.

دایره مثلثاتی

در تمرین برای یادگیری و تسلط بر اصول اولیه و پایه ای مثلثات باید با دایره مثلثاتی به خوبی آشنا شوید. در واقع برای اینکه بر تمام روابط و فرمول های اصلی مثلثات مسلط شوید، قدم اول یادگیری و تسلط بر دایره مثلثاتی است.

در بسته آموزشی تدریس ریاضی دهم زیر 100 سنجش، این دایره با تمام نکات و جزییات و روابطی که دارد، تشریح و آموزش داده شده است.

درواقع نسبت های مثلثاتی نسبت های میان شعاع، وتر و اضلاع مثلت درون دایره مثلثاتی هستند. مرکز این دایره مبدا مختصات در نظر گرفته می شود و شعاع آن برابر واحد است. محورهای عمودی و افقی در مرکز دایره بر هم عمودند و دایره را به 4 ناحیه مجزا و با اندازه های یکسان تقسیم می کند. در بسیاری از مواقع به کمک دایره مثلثاتی می توانید به سوالات مربوط به روابط مثلثاتی به راحتی پاسخ دهید بدون اینکه نیازی به راه حل های طولانی داشته باشید.

نواحی دایره مثلثاتی

بر اساس نسبت های موجود در دایره مثلثاتی روابط زیر همواره برقرار است:

  1. مقدار سینوس هر زاویه ای همواره بین 1 و -1 است.
  2. مقدار کسینوس هر زاویه ای همواره بین 1 و -1 است.

همچنین بر اساس مکان قرار گرفتن زاویه در هریک از 4 ناحیه می توانیم بگوییم:

  • اگر زاویه در ناحیه اول باشد اندازه آن قطعا بین 0 تا 90 درجه است.

مقدار سینوس این زاویه همواره مثبت، کسینوس آن همواره مثبت، تانژانت آن همواره مثبت و کتانژانت آن نیز هموار مثبت می باشد.

  • اگر زاویه در ناحیه دوم باشد اندازه آن قطعا بین 90 تا 180 درجه است.

مقدار سینوس این زاویه همواره مثبت، کسینوس آن همواره منفی، تانژانت آن همواره منفی و کتانژانت آن نیز هموار منفی می باشد.

  • اگر زاویه در ناحیه سوم باشد اندازه آن قطعا بین 180 تا 270 درجه است.

مقدار سینوس این زاویه همواره منفی، کسینوس آن همواره منفی، تانژانت آن همواره مثبت و کتانژانت آن نیز هموار مثبت می باشد.

  • و اگر زاویه در ناحیه چهارم باشد اندازه آن قطعا بین 270 تا 360 درجه است.

مقدار سینوس این زاویه همواره منفی، کسینوس آن همواره مثبت، تانژانت آن همواره منفی و کتانژانت آن نیز هموار منفی می باشد.

از نکات فوق می توان نتیجه گرفته برای یک زاویه مقادیر تانژانت و کتانژانت همواره هم علامث هستند.

نسبت های مثلثاتی و دایره مثلثاتی

چگونه با استفاده از دایره مثلثاتی به نسبت های مثلثاتی دست یابیم؟ برای انجام اینکار مراحل زیر را به خوبی یاد بگیرید:

  • یک نقطه روی دایره در نظر بگیرید.
  • اگر نقط درون یا بیرون و یا روی محیط دایره است، یک پاره خط از آن نقطه رسم کنید که از سر به مرکز دایره برسد و حتما محیط دایره را قطع کند.
  • از نقطه تلاقی خط با محیط دایره یک عمود بر محور افقی رسم کنید.
  • این مثلث می تواند روابط و فرمول های مثلثاتی مربوط به نقطه مذکور را به شما بدهد.
نکات مهم نسبت های مثلثاتی و دایره مثلثاتی
  • اگر کمان (محیط) دایره را به 360 بخش مساوی تقسیم کنیم، زاویه‌های حاصل روی دایره، یک درجه نامیده می‌شوند
  • حال اگر همین کمان را به 400 قسمت مساوی تقسیم کنیم، هر زاویه را یک گراد می‌نامیم.
  • همچنین به کمانی از یک دایره که طولی برابر با شعاع آن داشته باشد، یک رادیان گفته می‌شود.
  • در نتیجه زاویه روبرو به چنین کمانی دارای اندازه زاویه‌ای به اندازه یک رادیان است.
  • رادیان برعکس درجه یا گراد، برای سجش طول کمان‌ها به کار می‌رود ولی اغلب برای نمایش زاویه روبرو به چنین کمانی، از واحد رادیان استفاده می‌شود..

تعاریف پایه از نسبت های مثلثاتی

بر اساس تفسیر دایره مثلثاتی، می توانیم مهم ترین فرمول های پایه مثلثاتی را به ترتیب زیر تعریف کنیم:

  • کسینوس زاویه (Cos x) : کسینوس زاویه برابر است با تقسیم اندازه ضلع مجاور زاویه بر طول وتر مثلث قائم‌الزاویه.
  • سینوس زاویه (Sin x): سینوس زاویه برابر است با تقسیم اندازه ضلع مقابل زاویه به طول وتر مثلث قائم‌الزاویه.

به دایره های زیر دقت فرمایید:

دایره مثلثاتی
علامت روابط مثلثاتی در نواحی دایره مثلثاتی

مهمترین و پرکاربردترین فرمول مثلثاتی بین سینوس و کسینوس:

 

روابط و فرمول های مثلثاتی 1
  • تانژانت زاویه (tan x): تانژانت زاویه برابر است با تقسیم ضلع روبرو با زاویه را بر ضلع مجاور به زاویه.
  • کتانژانت زاویه (cotg x): کتانژانت زاویه برابر است با تقسیم ضلع مجاور به زاویه را بر ضلع مقابل با زاویه.
تانژانت و کتانژانت

رفتار هر یک از روابط مثلثاتی در نواحی چهارگانه دایره مثلثاتی را می توانید در جدول زیر ملاحظه فرمایید:

جدول رفتار فرمول های مثلثاتی

در ادامه مهم ترین روابط، نسبت ها و فرمول های مثلثات پایه را می توانید ملاحظه فرمایید:

روابط و فرمول های مثلثاتی زوایای بزرگ

روابط جمع و تفریق زوایا

روابط مجموع زوایا
فرمول های مثلثاتی 2

این نوشته را با دوستان خود به اشتراک بگذارید

دیگر مطالب