10。使える三角関数

★弧度は水平線イメージで
1.一般化のルール
[b][size=100][size=150]三角比の一般化が三角関数(Trigonometry)[br]<変域の拡張>[/size][/size][/b][br][size=150][color=#0000ff]角度を単位円での回転角(角度、°,degrees)を[br]回転弧長(弧度,radians)で表現する。[u]あえて[/u]単位をつけるときはラジアン、radを使う。[br][/color][size=100]単位円の中心角360°が2・1・π=2π(rad)に対応する。角度の1°は2π/360(rad)という長さ、[br]1(ラジアン)の長さは逆数の360/2π(°)という角度に対応する。[br]約分が煩わしいので、180°でπラジアンと覚えた方が速い。[/size][/size][size=150][size=100][br]数Ⅰまでの角度法の[u]0°以上180°以下[/u]は、[u]弧度法の0以上π[/u](ラジアン)以下にとって代わる。[br]それだけではない。[u]180°以上360°の反時計回りの半円弧[/u]も動かすことが加わる。[br]みかけ上動径OPが0°に見えても、何回転もしているかもしれないし、逆回転も可能。[br]ぐるぐる回っても、整数回転すれば、動径のsin,cos,tanの値は変わらない。[br]時計回りを負の方向として、長さにも負があるという形式にできる。[br]これを弧度法で、0+2nπ(n=0,+1,-1,+2,-2,.......)(ラジアン)などとかき、[/size][/size][b][size=150][color=#0000ff]一般角[/color][/size][/b][size=150][size=100]という。[br][/size][/size][size=150][b][color=#ff00ff]こうして、[u]すべての実数を三角関数の変域[/u]にすることができる。[br][/color][/b][color=#0000ff][b]一般角はすべての実数にわたるというだけでなく、規則的な解のもたらす土台でもある。[br][/b][/color][/size]・下の半円弧では、[color=#0000ff][b][size=150]sinはy座標[/size][/b][/color]なので負になる。[br]・[b][size=150][color=#0000ff]cos[/color][/size][/b]は上下関係なく、[color=#0000ff][b][size=150]x座標と同じ正負[/size][/b][/color]になる。[br]・[b][size=150]tanは傾き[/size][/b]なので、90°の倍数で正負が反転する。[br][color=#0000ff](例)[/color]cosθ=1/2となるとき、sinθ、tanθは?[br] cosが正になるのは、単位円のx座標だが、y座標は正負どちらも可能。[br] [math]sin\theta=\pm\sqrt{1-\left(\frac{1}{2}\right)^2}=\pm\frac{\sqrt{3}}{2},tan\theta=\frac{sin\theta}{cos\theta}=\pm\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{1}{2}}=\pm\sqrt{3}[/math][br](例)半径1の円周が2πだから、半径1で中心角θ(rad)の弧長は L=2π・θ/2π=θ。[br]   半径rの円周が2πrだから、半径rで中心角θの弧長は L=2πr・θ/2π=θr。[br]   半径rの円の面積がπr[sup]2[/sup]だから、半径rで中心角θの面積は S=πr[sup]2[/sup]・θ/2π=1/2θr[sup]2[/sup]=1/2 [i]Lr[/i]。[br]   中心角が小さくなくても、扇形の面積を弧Lを底辺、半径rを高さとする三角形の面積と[br]   同様な式になっているね。 [b][size=100][size=150][br]<三角比と共通な原則>[br][/size][/size][/b][math]cos\theta=\frac{x}{r}.sin\theta=\frac{y}{r},tan\theta=\frac{y}{x}[/math][br]特に、r=1の単位円では動径OPに対して、P=[math]\left(cos\theta,sin\theta\right)[/math]。OPの傾き=tanθ[br][math]cos^2\theta+sin^2\theta=1[/math][br]1+tan[sup]2[/sup]θ=[math]\frac{cos^2\theta+sin^2\theta}{cos^2\theta}=\frac{1}{cos^2\theta}[/math]([color=#0000ff][b]tanとcosの置き換え[/b][/color]にわりと便利)[br][br][b][size=150]<よくある弧度と比の確認>[br][/size][/b] sin[math]\frac{1\cdot\pi}{6}[/math]=cos[math]\frac{2\cdot\pi}{6}[/math]=[math]\frac{1}{2}[/math]、sin[math]\frac{\pi}{3}[/math]=cos[math]\frac{\pi}{6}[/math]=[math]\frac{\sqrt{3}}{2}[/math]。[br] tan[math]\frac{\pi}{6}[/math]=1/tan[math]\frac{\pi}{3}[/math]=[math]\frac{1}{\sqrt{3}}=\frac{\sqrt{3}}{3}[/math]、tan[math]\frac{\pi}{3}[/math]=[math]\sqrt{3}[/math]。[br] sin[math]\frac{\pi}{4}[/math]=cos[math]\frac{\pi}{4}[/math]=[math]\frac{1}{\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{2}[/math]、tan[math]\frac{\pi}{4}[/math]=[math]\frac{1}{1}[/math]=1。[br](例)tanθ=3のとき、[math]\frac{1}{1+sin\theta}+\frac{1}{1-sin\theta}[/math]の値は?[br] [math]\frac{1-sin\theta+1+sin\theta}{\left(1+sin\theta\right)\left(1-sin\theta\right)}=\frac{2}{cos^2\theta}=2\frac{sin^2\theta+cos^2\theta}{cos^2\theta}=2\left(1+tan^2\theta\right)=2\left(1+3\cdot3\right)=20[/math][br]
★よくある弧度と値を確認しよう。
2.かんたん化のルール(Reduction Rule)
[b][size=150]<周期性(periodicity)>[/size][/b][br][color=#0000ff] 正弦・余弦の周期は360°(2π)で、正接は180°(π)[br][/color] [math]sin\left(\theta\pm2\pi\right)=sin\theta,cos\left(\theta\pm2\pi\right)=cos\theta[/math][br] tan(θ+π)=tanθ[br][br][b][size=150]<符号だけ入れ替わるかも系>[br][/size][/b][color=#0000ff]・y軸対称はπーθ(コサインマイナス)[br][/color] [math]sin\left(\pi-\theta\right)=sin\theta,cos\left(\pi-\theta\right)=-cos\theta,tan\left(\pi-\theta\right)=-tan\theta[/math][br][color=#0000ff]・x軸対称は-θ(サインマイナス)[br][/color] [math]sin\left(-\theta\right)=-sin\theta,cos\left(-\theta\right)=cos\theta,tan\left(-\theta\right)=-tan\theta[/math][br][color=#0000ff]・原点対称は+π(両方マイナス)[/color][br] [math]sin\left(\theta+\pi\right)=-sin\theta,cos\left(\theta+\pi\right)=-cos\theta,tan\left(\theta+\pi\right)=tan\theta[/math][br][br][b][size=150]<サインコサイン入れ替わり系>[/size][/b][br]sinはcosへ、cosはプラマイ逆でsinに。[br][color=#0000ff]・直角三角形のペア角はπ/2-θ[br][/color] [math]sin\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)=cos\theta,cos\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)=sin\theta,tan\left(\frac{\pi}{2}-\theta\right)=\frac{1}{tan\theta}[/math][br][color=#0000ff]・90°回転は+π/2[br][/color] [math]sin\left(\theta+\frac{\pi}{2}\right)=cos\theta,cos\left(\theta+\frac{\pi}{2}\right)=-sin\theta,tan\left(\theta+\frac{\pi}{2}\right)=-\frac{1}{tan\theta}[/math][br][br][color=#0000ff](例)[/color]sin(-25°)-cos35°+sin55°-sin205°の値は?[br] -sin25°-sin(180+25)°-cos35°+sin(90-35)°[br]=-sin25°+sin25°-cos35°+cos35°=0[br][color=#0000ff](例)[/color](cos125°+cos(-35)°)2+2sin35°cos35°の値は?[br] sin35°=y,cos35°=xとすると、x²+y²=1。125=35+90。[br]与えられた式は(-sin35°+cos(35)°)[sup]2[/sup]+2xy=(x-y)[sup]2[/sup]+2xy=x[sup]2[/sup]+y[sup]2[/sup]=1[br][br]
★3つのかんたん化は対称移動
★y軸からピースサインをひらこう

Information: 10。使える三角関数