互补弧和数值表
通过上一主题的简化,了解第一象限的函数就足够了。最终的对称性(在第一象限的 角平分线 中)进一步减少了工作量:知道从 $0$ 到 $\frac{\pi}{4}$(即从 $0^\circ$ 到 $45^\circ$)的弧就足够了。
故事
第一个三角表是弦:喜帕恰斯和托勒密将每张弓的弦制成表格,半度乘半。印度人开始将半弦(正弦)制成表格,阿拉伯天文学家添加了正切和余切,与日晷上阴影的长度相关。在 15 世纪,Regiomontanus 用 7 位数字计算正弦,而在 1596 中,由 Valentin Otho 完成的 Rheticus 的遗作,在 10 角秒内带来了 10 的六个函数,最多具有 10 个数字——这项长达数十年的工作虽然被计算器变得不必要,但却支撑了几个世纪的导航和天文学。这个题目的对称性是组装板的第一招:计算正弦到$45^\circ$,剩下的就免费了。
- c. 140 a.C.Hiparchus 制造了第一个已知的弦板。
- c. 150托勒密:半度和弦,底数为 60。
- 499Aryabhata:24 半弦(正弦),从 $3^\circ 45'$ 到 $3^\circ 45'$。
- 世纪。 XAbu al-Wafa:从 $15'$ 到 $15'$ 的正弦,有八个位置。
- c. 1464Regiomontanus:具有 7 位的正弦。
- 1596Rheticus和Otho:从$10''$到$10''$的六个函数,最多10位。
- 1614Napier 发布了正弦对数表。
- 1972袖珍科学计算器使主板退役。
来源: Regiomontanus (MacTutor) · Rheticus (MacTutor)。
在日常生活中
- **打印表格。**旧的导航表格只有从 $0^\circ$ 到 $45^\circ$ 的角度:对于这些角度,它们是从上到下读取的;对于从 $45^\circ$ 到 $90^\circ$ 的角度,它们是从下到上读取的,名称已更改(正弦 ↔ 余弦)。
- 墙上的梯子。 如果梯子与地板形成角度 $\alpha$,则它与墙壁形成角度 $90^\circ - \alpha$;到达的高度是$L\operatorname{sen}\alpha = L\cos(90^\circ - \alpha)$。
- **太阳的高度。**天文学家使用太阳距地平线的高度和到天顶的距离作为其补充;一个的正弦是另一个的余弦。
理论
从 [π/4, π/2] 减少到 [0, π/4]
给定 $x$ 和 $\frac{\pi}{4} < x < \frac{\pi}{2}$,令 $P$ 为其图像,$P'$ 为第一象限的 $P$ 相对于 角平分线 的对称循环点。逆时针方向,$\overset{\frown}{AP} + \overset{\frown}{PB} = \frac{\pi}{2}$;如 $\overset{\frown}{PB} = \overset{\frown}{AP'}$,接下来是 $\overset{\frown}{AP} + \overset{\frown}{AP'} = \frac{\pi}{2}$,然后是 $\overset{\frown}{AP'} = \frac{\pi}{2} - x$。
由于三角形 $OPP_2$ 和 $OP'P_1'$ 全等(相对于 角平分线 对称),我们有 $\overline{OP_2} = \overline{OP_1'}$ 和 $\overline{P_2P} = \overline{P_1'P'}$,即:
Propriedade互补弧
$$\operatorname{sen} x = \cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right) \qquad \cos x = \operatorname{sen}\left(\frac{\pi}{2} - x\right)$$因此,
$$\operatorname{tg} x = \frac{\cos\left(\frac{\pi}{2} - x\right)}{\operatorname{sen}\left(\frac{\pi}{2} - x\right)} = \operatorname{cotg}\left(\frac{\pi}{2} - x\right) \qquad \operatorname{cotg} x = \operatorname{tg}\left(\frac{\pi}{2} - x\right)$$$$\sec x = \operatorname{cossec}\left(\frac{\pi}{2} - x\right) \qquad \operatorname{cossec} x = \sec\left(\frac{\pi}{2} - x\right).$$这就是为什么余弦、余切和余割被称为余函数:每一个都是补的函数。
Exemplo示例
$$\operatorname{sen} 71^\circ = \cos(90^\circ - 71^\circ) = \cos 19^\circ \qquad \cos 60^\circ = \operatorname{sen}(90^\circ - 60^\circ) = \operatorname{sen} 30^\circ \qquad \operatorname{tg} 50^\circ = \operatorname{cotg} 40^\circ$$$$\operatorname{sen}\frac{\pi}{3} = \cos\frac{\pi}{6} \qquad \cos\frac{5\pi}{12} = \operatorname{sen}\frac{\pi}{12} \qquad \operatorname{tg}\frac{3\pi}{8} = \operatorname{cotg}\frac{\pi}{8}$$三角函数值表
借助协函数,从 $0^\circ$ 到 $45^\circ$ 的单个表格可用于 $0^\circ$ 到 $90^\circ$:对于从 $0^\circ$ 到 $45^\circ$ 的角度,使用顶部标题从上到下读取各列;对于 $45^\circ$ 到 $90^\circ$,请使用底部标题从下到上读取。例如,$\operatorname{sen} 60^\circ$位于$30^\circ$行,底部标签为“sine”的列中:$0{,}8660$。
打开电路板(0°至90°)
| 度 | 弧度 | 正弦 | 切线 | 余切 | 余弦 | 弧度 | 度 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0° | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 | — | 1,0000 | 1,5708 | 90° |
| 1° | 0,0175 | 0,0175 | 0,0175 | 57,290 | 0,9998 | 1,5533 | 89° |
| 2° | 0,0349 | 0,0349 | 0,0349 | 28,636 | 0,9994 | 1,5359 | 88° |
| 3° | 0,0524 | 0,0523 | 0,0524 | 19,081 | 0,9986 | 1,5184 | 87° |
| 4° | 0,0698 | 0,0698 | 0,0699 | 14,301 | 0,9976 | 1,5010 | 86° |
| 5° | 0,0873 | 0,0872 | 0,0875 | 11,430 | 0,9962 | 1,4835 | 85° |
| 6° | 0,1047 | 0,1045 | 0,1051 | 9,5144 | 0,9945 | 1,4661 | 84° |
| 7° | 0,1222 | 0,1219 | 0,1228 | 8,1443 | 0,9925 | 1,4486 | 83° |
| 8° | 0,1396 | 0,1392 | 0,1405 | 7,1154 | 0,9903 | 1,4312 | 82° |
| 9° | 0,1571 | 0,1564 | 0,1584 | 6,3138 | 0,9877 | 1,4137 | 81° |
| 10° | 0,1745 | 0,1736 | 0,1763 | 5,6713 | 0,9848 | 1,3963 | 80° |
| 11° | 0,1920 | 0,1908 | 0,1944 | 5,1446 | 0,9816 | 1,3788 | 79° |
| 12° | 0,2094 | 0,2079 | 0,2126 | 4,7046 | 0,9781 | 1,3614 | 78° |
| 13° | 0,2269 | 0,2250 | 0,2309 | 4,3315 | 0,9744 | 1,3439 | 77° |
| 14° | 0,2443 | 0,2419 | 0,2493 | 4,0108 | 0,9703 | 1,3265 | 76° |
| 15° | 0,2618 | 0,2588 | 0,2679 | 3,7321 | 0,9659 | 1,3090 | 75° |
| 16° | 0,2793 | 0,2756 | 0,2867 | 3,4874 | 0,9613 | 1,2915 | 74° |
| 17° | 0,2967 | 0,2924 | 0,3057 | 3,2709 | 0,9563 | 1,2741 | 73° |
| 18° | 0,3142 | 0,3090 | 0,3249 | 3,0777 | 0,9511 | 1,2566 | 72° |
| 19° | 0,3316 | 0,3256 | 0,3443 | 2,9042 | 0,9455 | 1,2392 | 71° |
| 20° | 0,3491 | 0,3420 | 0,3640 | 2,7475 | 0,9397 | 1,2217 | 70° |
| 21° | 0,3665 | 0,3584 | 0,3839 | 2,6051 | 0,9336 | 1,2043 | 69° |
| 22° | 0,3840 | 0,3746 | 0,4040 | 2,4751 | 0,9272 | 1,1868 | 68° |
| 23° | 0,4014 | 0,3907 | 0,4245 | 2,3559 | 0,9205 | 1,1694 | 67° |
| 24° | 0,4189 | 0,4067 | 0,4452 | 2,2460 | 0,9135 | 1,1519 | 66° |
| 25° | 0,4363 | 0,4226 | 0,4663 | 2,1445 | 0,9063 | 1,1345 | 65° |
| 26° | 0,4538 | 0,4384 | 0,4877 | 2,0503 | 0,8988 | 1,1170 | 64° |
| 27° | 0,4712 | 0,4540 | 0,5095 | 1,9626 | 0,8910 | 1,0996 | 63° |
| 28° | 0,4887 | 0,4695 | 0,5317 | 1,8807 | 0,8829 | 1,0821 | 62° |
| 29° | 0,5061 | 0,4848 | 0,5543 | 1,8040 | 0,8746 | 1,0647 | 61° |
| 30° | 0,5236 | 0,5000 | 0,5774 | 1,7321 | 0,8660 | 1,0472 | 60° |
| 31° | 0,5411 | 0,5150 | 0,6009 | 1,6643 | 0,8572 | 1,0297 | 59° |
| 32° | 0,5585 | 0,5299 | 0,6249 | 1,6003 | 0,8480 | 1,0123 | 58° |
| 33° | 0,5760 | 0,5446 | 0,6494 | 1,5399 | 0,8387 | 0,9948 | 57° |
| 34° | 0,5934 | 0,5592 | 0,6745 | 1,4826 | 0,8290 | 0,9774 | 56° |
| 35° | 0,6109 | 0,5736 | 0,7002 | 1,4281 | 0,8192 | 0,9599 | 55° |
| 36° | 0,6283 | 0,5878 | 0,7265 | 1,3764 | 0,8090 | 0,9425 | 54° |
| 37° | 0,6458 | 0,6018 | 0,7536 | 1,3270 | 0,7986 | 0,9250 | 53° |
| 38° | 0,6632 | 0,6157 | 0,7813 | 1,2799 | 0,7880 | 0,9076 | 52° |
| 39° | 0,6807 | 0,6293 | 0,8098 | 1,2349 | 0,7771 | 0,8901 | 51° |
| 40° | 0,6981 | 0,6428 | 0,8391 | 1,1918 | 0,7660 | 0,8727 | 50° |
| 41° | 0,7156 | 0,6561 | 0,8693 | 1,1504 | 0,7547 | 0,8552 | 49° |
| 42° | 0,7330 | 0,6691 | 0,9004 | 1,1106 | 0,7431 | 0,8378 | 48° |
| 43° | 0,7505 | 0,6820 | 0,9325 | 1,0724 | 0,7314 | 0,8203 | 47° |
| 44° | 0,7679 | 0,6947 | 0,9657 | 1,0355 | 0,7193 | 0,8029 | 46° |
| 45° | 0,7854 | 0,7071 | 1,0000 | 1,0000 | 0,7071 | 0,7854 | 45° |
| 余弦 | 余切 | 切线 | 正弦 | 弧度 | 度 |
Atenção使用减速板
计算$\cos 2861^\circ$:$2861^\circ - 7 \cdot 360^\circ = 341^\circ$(第四象限)、$\cos 341^\circ = \cos(360^\circ - 341^\circ) = \cos 19^\circ \approx 0{,}9455$。
本节中的练习编号为[章节列表]中的118(/cn/posts/basic/trigonometria/livro/cap04-reducao-ao-primeiro-quadrante/04-exercicios/).