13_Trygonometria.doc

(948 KB) Pobierz
TRYGONOMETRIA

              Rozdział 13. Trygonometria              110

13. Trygonometria

13.1. Kąt płaski i jego miara

Przypomnijmy na wstępie, że jeżeli dane są dwie półproste  p, q o wspólnym początku A leżące w usta­lonej płaszczyźnie Π, to każdą z części, na jakie dzielą one tę płaszczyznę, wziętą wraz z tymi półprostymi, nazywa się kątem płaskim o ramionach  p, q i wierzchołku A. Używając języka współczesnej matematyki, można powiedzieć, że kąt płaski jest trójką postaci gdzie p, q są półprostymi o wspólnym początku A, K jest podzbiorem płaszczyzny Π, w której zawarte są półproste p oraz q. Ponadto oraz brzeg zbioru K równa się zbiorowi Ilustruje to poniższy rysunek:

Π

Aby zdefiniować miarę kąta płaskiego, ustalmy odcinek jednostkowy i naszkicujmy okrąg o środku A i promieniu 1. Częścią wspólną tego okręgu i kąta K jest łuk L (patrz rysunek powyżej). Idea mie­rzenia kąta K polega na porównaniu długości łuku L z długością analogicznego łuku dla ustalo­nego kąta wzorcowego, np. kąta półpełnego, i przyjęciu jako miary kąta K liczby równej proporcjo­nalnej części miary kąta wzorcowego. W matematyce stosuje się głównie dwie miary:

a) miarę w stopniach, w której kąt półpełny ma 180 stopni, w zapisie

b) miarę łukową, w której kąt półpełny ma π tzw. radianów, w zapisie π.

 

Formalnie w obu powyższych przypadkach miary kąta K wyrażają się wzorami:

              ad a)

              ad b)

Drugi z podanych wzorów uzasadnia, dlaczego zdefiniowana przez niego miara nazywa się łukową. Dodajmy, że stosuje się również następujące jednostki do mierzenia kątów: gradusy w geodezji, rumby w żegludze  i żeglarstwie, tysięczne w wojsku. Poniższa tabela podaje miary przy­kładowego kąta pełnego w poszczególnych jednostkach:

 

stopnie

radiany

gradusy

rumby

tysięczne

360

2 π

400

32

6400

 

Mówiąc o różnych jednostkach miary kąta musimy dodać, że dzieli się na 60 minut, w za­pisie a 1 minuta kątowa to z kolei 60 sekund kątowych, w zapisie Przykładowo, zapis ozna­­cza mia­rę kąta równą 37 stopni + 51 minut + 28 sekund.

 

              W dalszym ciągu skupimy się na kwestii przeliczania jednostek między miarą stopniową a miarą łukową zwaną także miarą naturalną. W pewnych przypadkach szczególnych możemy skorzystać z tabeli:

stopnie

radiany

0

 

 

              Przykład. Wyrazimy w radianach miarę kątów równe

Rozwiązanie. Mamy

             

             

             

             

 

              Przykład. Przeliczymy na stopnie następujące ilości radianów:

Rozwiązanie. Mamy

             

             

             

             

             

 

              W ogólnym przypadku możemy skorzystać z tzw. reguły trzech, która ma zastosowanie w za­gadnieniach dotyczących proporcjonalności prostej. Jest to celowe szczególnie w przypadkach przeliczania stopni na radiany.

 

              Przykład. Wyliczymy równowartość w radianach oraz

Rozwiązanie. Oznaczając przez  x szukaną liczbę radianów, mamy proporcję:

Zatem

             

W drugim przypadku z proporcji

wynika, że

             

13.2. Kąt skierowany

Załóżmy, że wszystkie obiekty geometryczne, o których  będzie mowa, leżą w ustalonej płaszczyźnie Π. Przyjmijmy prócz tego, że ustalony został odcinek jednostkowy, a kąty płaskie mierzone są przy pomocy miary łukowej.

 

Zanotujmy najpierw następujący, oczywisty fakt:

 

 

Jeżeli T jest ustaloną liczbą dodatnią, to dla każdej liczby nieujemnej v istnieją takie, jednoznacznie określone: liczba liczba naturalna n, że

 

              Niech p będzie półprostą o wierzchołku A oraz Z poprzedniej własności wynika, że w spo­sób jednoznaczny określone są: liczba naturalna n oraz liczba że

             

skąd

Przyporządkujmy półprostej p półprostą q o tym samym początku A tak, aby powstał kąt płaski o mie­rze Aby zagwarantować sobie jednoznaczność tej operacji, przyjmijmy dodatkowe założenie, że:

              a) jeżeli to półprosta q powstała z półprostej p w wyniku obrotu o środku A w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara o kąt płaski K o mierze

              b) jeżeli to półprosta q powstała z półprostej p w wyniku obrotu o środku A w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara o kąt płaski K o mierze

W związku z tym parę nazywać będziemy kątem skierowanym o wierzchołku A, ramieniu początkowym  p i mierze  t. Ponadto prostą  q  nazywać będziemy ramieniem końcowym defi­niowanego kąta skierowanego. Ponieważ miara kąta pełnego wynosi więc liczbę  występującą w rozkładzie , jeżeli jest ona różna od zera, można zinterpretować jako ilość...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin