Точни тригонометриски вредности

Во математиката, вредностите на тригонометриските функции можат да се изразат приближно, како во , или точно, како во . Додека тригонометриските таблици содржат многу приближни вредности, точните вредности за одредени агли може да се изразат со комбинација на аритметички операции и квадратни корени.

Вообичаени агли уреди

Тригонометриските функции на аглите кои се множители на 15°, 18° или 22,5° имаат едноставни алгебарски вредности. Овие вредности се наведени во следната табела за агли од 0° до 90°.[1] За агли вон овој опсег, тригонометриските вредности може да се најдат со примена на еднаквостите на рефлексија и поместување. Во табелата подолу,   значи сооднос 1:0. Овие вредности може да се сметаат и за недефинирани (види делење со нула).

Радијани Степени sin cos tan cot sec csc
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               

Изразување со квадратни корени уреди

Некои точни тригонометриски вредности, како на пример  , може да се изрази во смисла на комбинација од аритметички операции и квадратни корени. Таквите броеви се нарекуваат конструктибилни, бидејќи една должина може да се конструира со шестар и линијар од друга, ако и само ако односот помеѓу двете должини е таков број.[2] Сепак, некои тригонометриски вредности, како на пример  , докажано е дека не се конструктибилни.

Синусот и косинусот на агол се конструктибилни ако и само ако аголот е конструктибилен. Ако аголот е рационален множител на π радијани, дали е конструктибилен или не, може да се одреди на следниов начин. Аголот нека биде   радијани, каде што a и b се заемно прости цели броеви. Тогаш аголот е конструктибилен ако и само ако првичната факторизација на именителот, b, се состои од кој било број на прости Фермаови броеви, секој со експонент 1, помножено со кој било степен на двојка.[3] На пример,   и   се конструктибилни бидејќи се еквивалентни на   и   радијани соодветно. 12 е производ од 3 и 4, а 3 е прост Фермаов број и 4=2*2 е производ на прост Фермаов број и степен на двојка, а 15 е производ на Фермаовите прости броеви 3 и 5. Од друга страна,   не е конструктибилен затоа што одговара на именителот 9 = 32, а простиот број на Ферма не може да се подигне на степен поголем од еден. Друг пример,   не е конструктибилен, бидејќи именителот 7 не е прост Фермаов број.[2]

Изведување на конструктибилни вредности уреди

Вредностите на тригонометриските броеви може да се изведат преку комбинација на методи. Вредностите на синус и косинус од 30, 45 и 60 степени се добиени со анализа на триаголниците 30-60-90 и 90-45-45. Ако аголот е изразен во радијани како  , ова го опфаќа случајот кога a е 1, а b е 2, 3, 4 или 6.

Формула со половина агол уреди

Ако именителот, b, се помножи со дополнителни множители на 2, синусот и косинусот може да се изведат со формулите за половина агол. На пример, 22,5° (π /8 rad) е половина од 45°, така што неговиот синус и косинус се:

 
 

Повторената примена на формулата за половина агол на косинус доведува до вгнездени квадратни корени кои продолжуваат во шема каде што секоја примена додава   на броителот и именителот е 2. На пример:

 
 

Синус од 18° уреди

Случаите кога именителот, b, е 5 пати поголем од степенот 2, може да започнат од следното изведување на  ,[4] со оглед дека   радијани. Изведувањето ги користи формулите за повеќекратни агли за синус и косинус. Со формулата за двоен агол за синус:

 

Според формулата за троен агол за косинус:

 

Бидејќи sin(36°) = cos(54°), ги изедначуваме овие два изрази и го поништуваме факторот cos(18°):

 

Оваа квадратна равенка има само еден позитивен корен:

 

Користење на други еднаквости уреди

Синусите и косинусите на многу други агли може да се изведат користејќи ги резултатите опишани погоре и комбинација од формулите за повеќекратни агли и формулите за збир и разлика. На пример, за случајот кога b е 15 пати поголема од степенот 2, бидејќи  , неговиот косинус може да се изведе со формулата за разлика од косинус:

 

Именител 17 уреди

Бидејќи 17 е прост Фермаов број, правилен 17-аголник е конструктибилен, што значи дека синусите и косинусите на аглите како што се   радијани може да се изразат со квадратни корени. Конкретно, во 1796 година, Карл Фридрих Гаус покажал дека:[5] [6]

 

Оттука може да се изведат синусите и косинусите на другите конструктибилни агли со именител делив со 17.

Корени од единица уреди

Ирационален број што може да се изрази како синус или косинус на рационален повеќекратник на π радијани се нарекува тригонометриски број. :ch. 5Бидејќи   случајот на синус може да се изостави од оваа дефиниција. Затоа секој тригонометриски број може да се запише како  , каде k и n се цели броеви. Овој број може да се замисли како реален дел од комплексниот број  . Формулата на Де Моавр покажува дека броевите од овој облик се корени на единицата:

 

Бидејќи коренот на единицата е корен од полиномот x n − 1, тој е алгебарски. Бидејќи тригонометрискиот број е просекот на коренот на единицата и неговиот комплексен конјугат, а алгебарските броеви се затворени со аритметички операции, секој тригонометриски број е алгебарски.

Реалниот дел од кој било корен на единица е тригонометриски, освен ако не е рационален. Според Нивеновата теорема, единствените рационални броеви кои можат да се изразат како реален дел од коренот на единица се 0, 1, −1, 1/2 и −1/2.[7]

Проширена табела со точни вредности: до 360 степени уреди

Exact values of common angles[1][8]
Радијан Степен sin cos tan cot sec csc
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               

Поврзано уреди

Наводи уреди

  1. 1,0 1,1 Abramowitz & Stegun 1972
  2. 2,0 2,1 Fraleigh, John B. (1994), A First Course in Abstract Algebra (5th. изд.), Addison Wesley, ISBN 978-0-201-53467-2, MR 0225619
  3. Martin, George E. (1998), Geometric Constructions, Undergraduate Texts in Mathematics, Springer-Verlag, New York, стр. 46, doi:10.1007/978-1-4612-0629-3, ISBN 0-387-98276-0, MR 1483895
  4. „Exact Value of sin 18°“. math-only-math.
  5. Arthur Jones, Sidney A. Morris, Kenneth R. Pearson, Abstract Algebra and Famous Impossibilities, Springer, 1991, ISBN 0387976612, p. 178.
  6. Callagy, James J. "The central angle of the regular 17-gon", Mathematical Gazette 67, December 1983, 290–292.
  7. Schaumberger, Norman (1974). „A Classroom Theorem on Trigonometric Irrationalities“. Two-Year College Mathematics Journal. 5 (1): 73–76. doi:10.2307/3026991. JSTOR 3026991.
  8. Surgent, Scott (November 2018). „Exact Values of Sine and Cosine of Angles in Increments of 3 Degrees“ (PDF). Scott Surgent's ASU Website. Wayback Machine. Архивирано од изворникот (PDF) на 2021-05-07.

Библиографија уреди

Предлошка:Ирационален број