Cosinus

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Dat fiind un triunghi dreptunghic , cosinusul unui unghi acut este definit ca raportul dintre lungimile catetului adiacent unghiului și ale hipotenuzei

În matematică , în special în trigonometrie , având în vedere un triunghi dreptunghiular , cosinusul unuia dintre cele două unghiuri interne adiacente hipotenuzei este definit ca raportul dintre lungimile catetului adiacent unghiului și ale hipotenuzei .

Mai general, cosinusul unui unghi , exprimată în grade sau radiani , este o cantitate care depinde doar de , construită folosind circumferința unității .

Definirea modului valoarea cosinusului în unghi , obținem funcția cosinus, o funcție trigonometrică de importanță fundamentală în analiza matematică .

S-ar putea afirma în continuare că cosinusul este abscisa extremului calculat în raport cu raza sa unitară (a circumferinței goniometrice ) Din aceasta se poate deduce că:

  • pentru valori cuprinse între 0º și 90º cosinusul punctului scade;
  • pentru valori cuprinse între 90º și 180º cosinusul punctului scade;
  • pentru valori cuprinse între 180º și 270º cosinusul punctului crește;
  • pentru valori cuprinse între 270º și 360º cosinusul punctului crește.

Definiție

Sinxoverx.png

În triunghiul roșu din figură, cosinusul lui este dat de

Mai general, cosinusul este definit prin luarea unei circumferințe a razei unitare și a razei care iese din origine care formează un unghi cu axa absciselor ca în figură. Cosinusul unghiului prin urmare, este definită ca valoarea coordonatei a punctului de intersecție între prima rază și circumferința (în figură, este lungimea segmentului ).

Următorul tabel listează principalele valori notabile asumate de funcția cosinus: [1] [2]

în radiani 0
în grade 0 ° 15 ° 18 ° 30 ° 45 ° 60 ° 75 ° 90 ° 180 ° 270 ° 360 °

Există o altă definiție a cosinusului în raport cu rotațiile: cosinusul unui unghi este componenta de-a lungul axei abscisei unității vectoriale , vector unitate de axă , rotit de .

Funcția cosinusului

Funcția cosinusului este definită prin asocierea cu cosinusul unghiului (reprezentat în radiani), și este indicat cu . Atâta timp cât Și definiți același unghi pentru orice întreg , funcția cosinusului este o funcție periodică a perioadei Curba graficului acestei funcții se numește cosinusoid . [3] Ansamblul variabilității funcției cosinusului este , adică, aplicând această funcție oricărui număr real obținem întotdeauna un număr real între Și , extreme incluse.

Cos proportional.svg
Reprezentarea grafică a unei unde cosinus.

Cosinus și sinus

Valori principale (cosinus, sinus)

Între sinus și cosinus există relația fundamentală, numită prima relație fundamentală (sau lege) a trigonometriei: [4]

ceea ce este o consecință a teoremei lui Pitagora .

Proprietăți analitice ale cosinusului

Derivata funcției cosinus este opusul funcției sinus. [5] [6] . Adică avem:

Acest lucru poate fi demonstrat prin aplicarea unei formule de prostoafereză pentru a calcula limita raportului incremental al cosinusului:

[7] .

A doua derivată a cosinusului este funcția în sine schimbată în semn:

prin urmare, funcția cosinusului (precum și funcția sinus ) rezolvă ecuația diferențială

,

care descrie mișcarea unui oscilator armonic liber ideal.

Funcția cosinusului este o funcție derivată echilimitată (de fapt avem pentru fiecare ) și, prin urmare, este analitică ; expansiunea sa din seria Taylor este: [8]

pentru fiecare real.

În analiza matematică, această egalitate este adesea utilizată pentru a defini cosinusul. Aceeași serie definește cosinusul ca o funcție holomorfă pe întregul plan complex .

Primitivul cosinusului este sinusul, adică:

Ecuații fundamentale relative la cosinus

Următorul arc plus (și scădere) formulă se aplică:

și în special formula de duplicare

Formula de bisecție pentru cosinus este: [9]

Următoarele sunt formulele de prosterafere legate de cosinus :

Lanțul inegalităților se aplică și:

Demonstrație
Sinxtanx.jpg

Luați în considerare circumferința unității și lăsați-o să fie , așa cum se arată în figură.

Desenați raza care iese din originea care formează un unghi (în sens invers acelor de ceasornic) în ceea ce privește semiaxa pozitivă a absciselor. Apoi coordonatele punctului de intersecție ale razei cu circumferința sunt . Desenați segmentul care se unește până la punctul . De asemenea, să fie punctul de intersecție dintre rază și linia abscisei (axa tangentelor). are coordonate .

Observăm că triunghiul este strict încadrat în sectorul circular , care la rândul său este strâns închis în triunghi . Atunci se aplică inegalitatea zonelor respective (amintiți-vă că este unghiul, exprimat în radiani ):

sau

Din prima parte a inegalității rezultă că , în timp ce îl manipulați pe al doilea, adică împărțind la (ceea ce este posibil pentru că ), avem că:

sau

unde s-a înmulțit în cele din urmă cu si pentru , care păstrează direcția inegalității, deoarece ambele sunt pozitive. Rezumând rezultatele,

QED .

Există, de asemenea, o identitate trigonometrică care leagă funcția cosinus de funcția tangentă :

[10] .

Această identitate, numită formula parametrică , are o importanță fundamentală în rezolvarea ecuațiilor goniometrice în care necunoscutul apare ca argument atât al unui sinus, cât și al unui cosinus (sau al funcțiilor derivate din acestea). Există, de fapt, o identitate analogă în ceea ce privește sânul, care permite rezolvarea ecuației în necunoscut . În mod similar, această relație poate fi exploatată pentru calculul primitivelor funcțiilor goniometrice.

Definiții conexe

Reciprocul cosinusului (definit unde cosinusul este diferit de zero) este secanta : [11]

Funcția cosinusului este injectivă pe parcursul intervalului și, prin urmare, are un invers , numit arccosine (notat cu sau cu care preia notația funcției inverse ). [12]

Alte proprietăți

Din formula lui Euler se poate deduce că funcția cosinusului este legată de funcția exponențială și de funcția cosinusului hiperbolic . De fapt, pentru orice număr real da ai

În analiza complexă , aplicândteorema factorizării Weierstrass funcției cosinusului, aceasta poate fi exprimată ca un produs infinit , folosind următoarea formulă care se aplică pentru orice număr complex

Un alt produs infinit raportează sinusul și cosinusul:

Există, de asemenea, o relație între funcția cosinus și funcția Gamma dată de următoarea integrală definită, valabilă pentru : [13]

În cele din urmă, folosind formula fracției continue a lui Euler, este posibil să se exprime funcția cosinusului sub forma unei fracții continue : [14]

Originea numelui

Termenul cosinus provine din latinescul complementi sinus „sinusul complementarului (unghiului)”. [15] Într-adevăr, pentru unghiurile dintre și , cosinusul unui unghi este sinusul unghiului complementar , adică

Această relație, care se obține din suma formulelor arcurilor, este valabilă pentru fiecare ; totuși noțiunea geometrică de unghi complementar se aplică doar unghiurilor pozitive și, prin urmare, inclusă între și .

Originea numelui sine (înțeles în sensul de golf ) se întoarce la rândul său la o traducere incorectă a unui termen arab.

Notă

  1. ^ Valorile funcțiilor goniometrice , pe youmath.it , YouMath. Accesat 19 octombrie 2016.
  2. ^ ExerciseMatica.com , https://www.esercizimatematica.com/tabella-seno-coseno-con-tutti-gli-angoli/ .
  3. ^ cosinusoide , în Dicționar de științe fizice , Treccani, 1996. Adus 19 octombrie 2016 .
  4. ^ Formule trigonometrice , pe youmath.it , YouMath. Accesat 19 octombrie 2016.
  5. ^ Derivat al cosinusului , pe youmath.it , YouMath. Accesat 19 octombrie 2016.
  6. ^ Paolo Baroncini, Roberto Manfredi, Ilaria Fragni, Lineamenti.Math Blu-Volumul 5 , Ghisetti și Corvi, 2012, ISBN 978-88-538-0433-4 . p.283
  7. ^ . Ultimul pas folosește limita notabilă :
    care poate fi dovedit geometric.
  8. ^ Carla Maderna și Paolo Maurizio Soardi, Lecții de analiză matematică , CittàStudi Edizioni - Milano, 1995, ISBN 88-251-7090-4 . p.238
  9. ^ Paolo Baroncini, Roberto Manfredi, Ilaria Fragni, Lineamenti.Math Blu-Volumul 4 , Ghisetti și Corvi, 2012, ISBN 978-88-538-0432-7 . p.245
  10. ^ De fapt avem, în virtutea unității goniometrice și împărțirea la (atâta timp cât nu este nulă), identitatea
    .
  11. ^ secante , în Enciclopedie online , Treccani. Accesat 19 octombrie 2016.
  12. ^ arcocoséno , în Enciclopedie online , Treccani. Accesat 19 octombrie 2016.
  13. ^ Wolfram Mathworld - Cosinus , la mathworld.wolfram.com . Adus 9 aprilie 2020.
  14. ^ Mauro Fiorentini - Funcții exprimate prin fracții continue , pe bitman.name . Adus pe 10 aprilie 2020 .
  15. ^ cosinus în „Dicționar de științe fizice”

Bibliografie

  • C. Maderna și Soardi PM, lecții de matematică, Ediții CittàStudi - Milano, 1995, ISBN 88-251-7090-4 .
  • Paolo Baroncini, Roberto Manfredi, Ilaria Fragni, Lineamenti.Math Blu-Volumul 5 , Ghisetti și Corvi, 2012, ISBN 978-88-538-0433-4 .
  • Paolo Baroncini, Roberto Manfredi, Ilaria Fragni, Lineamenti.Math Blu-Volumul 4 , Ghisetti și Corvi, 2012, ISBN 978-88-538-0432-7 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Matematica Portalul de matematică : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de matematică