Единичная окружность

Что такое единичная окружность и как с ее помощью вводятся определения синуса, косинуса, тангенса и котангенса?

Рассмотрим в прямоугольной декартовой системе координат окружность с центром в начале координат — точке O.

edinichnaya okruzhnost

 

Отметим на окружности точку P, лежащую на оси абсцисс справа от точки O.

Осуществим поворот радиуса OP около точки O на угол α в верхнюю полуплоскость.

При этом радиус OP займет положение OA. Говорят, что при повороте на угол альфа радиус OP переходит в радиус OA, а точка P переходит в точку точку A(x;y).

edinichnaya okruzhnost opredelenie

 

Опустив перпендикуляр AB из точки A на ось Оx, получим прямоугольный треугольник OAB, в котором гипотенуза OA равна радиусу окружности, катеты AB и OB — ординате и абсциссе точки A: OA=R, AB=y, OB=x.

Катет AB — противолежащий углу AOB, равному α, катет OB — прилежащий.

По определению косинуса острого угла в прямоугольном треугольнике,

    \[\cos \angle AOB = \frac{{OB}}{{OA}}, \Rightarrow \cos \alpha  = \frac{x}{R}.\]

Таким образом, на окружности косинус угла α — это отношение абсциссы точки A окружности к радиусу этой окружности.

Аналогично, по определению синуса острого угла в прямоугольном треугольнике,

    \[\sin \angle AOB = \frac{{AB}}{{OA}}, \Rightarrow \sin \alpha  = \frac{y}{R}.\]

Значит,  синус угла α — это отношение ординаты точки A окружности к радиусу этой окружности.

Для окружности любого радиуса отношения x/R и y/R не зависят от величины радиуса, а зависят только от  угла альфа. Поэтому удобно взять R=1. Для окружности единичного радиуса определение синуса и косинуса упрощаются:

    \[\sin \alpha  = \frac{y}{R} = \frac{y}{1} = y,\]

    \[\cos \alpha  = \frac{x}{R} = \frac{x}{1} = x.\]

Определение.

Окружность с центром в начале координат и радиусом, равным единице, называется единичной окружностью.

Отсюда получаем определения синуса и косинуса на единичной окружности.

Определение.

Синусом угла α называется ордината точки A единичной окружности, полученной при повороте точки P(1;0) на угол α.

Косинусом угла α называется абсцисса точки A единичной окружности, полученной при повороте точки P(1;0) на угол α.

Применив определения тангенса и котангенса острого угла в прямоугольном треугольнике в ∆AOB,  получаем:

    \[tg\angle AOB = \frac{{AB}}{{OB}},ctg\angle AOB = \frac{{OB}}{{AB}},\]

откуда

    \[tg\alpha  = \frac{y}{x}\]

    \[ctg\alpha  = \frac{x}{y}.\]

Приходим к определению тангенса и котангенса на единичной окружности.

Определение.

Тангенсом угла α называется отношение ординаты точки A единичной окружности к абсциссе этой точки.

Котангенсом угла α называется отношение абсциссы точки A единичной окружности к ординате этой точки.

Добавить комментарий

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>