Как найти котангенс половинного угла - Avtoru.top

Котангенс половинного угла

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Формула для котангенса половинного угла

(
operatorname{ctg} frac{alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{sin alpha}=frac{sin alpha}{1-cos alpha}
)

Также котангенс половинного угла можно записать в виде

(
operatorname{ctg} frac{alpha}{2}=sqrt{frac{1+cos alpha}{1-cos alpha}}
)

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Найти (
operatorname{ctg} frac{alpha}{2}
) , если (
sin alpha=frac{1}{3}
) , угол (
alpha
) лежит в первой четверти.

Решение

Воспользовавшись основным тригонометрическим тождеством, найдем значение косинуса угла

(
alpha :
)

(
cos alpha=sqrt{1-sin ^{2} alpha}=sqrt{1-frac{1}{9}}=frac{2 sqrt{2}}{3}
)

Подставим значения синуса и косинуса в формулу для котангенса половинного угла, будем в результате иметь

(
operatorname{ctg} frac{alpha}{2}=frac{1+cos alpha}{sin alpha}=frac{1+frac{2 sqrt{2}}{3}}{frac{1}{3}}=3+2 sqrt{2}
)

Ответ

(
operatorname{ctg} frac{alpha}{2}=3+2 sqrt{2}
)

ПРИМЕР 2

Задание

Найти значение (
operatorname{ctg} 75^{circ}
)

Решение

Заметим, что (
75^{circ}=frac{150^{circ}}{2}
) . Поэтому можем записать, что

(
operatorname{ctg} 75^{circ}=operatorname{ctg} frac{150^{circ}}{2}
)

Далее будем использовать формулу котангенса половинного угла:

(
operatorname{ctg} 75^{circ}=operatorname{ctg} frac{150^{circ}}{2}=sqrt{frac{1+cos 150^{circ}}{1-cos 150^{circ}}}=sqrt{frac{1+cos left(180^{circ}-30^{circ}right)}{1-cos left(180^{circ}-30^{circ}right)}}=sqrt{frac{1-cos 30^{circ}}{1+cos 30^{circ}}}=sqrt{frac{1-frac{sqrt{3}}{2}}{1+frac{sqrt{3}}{2}}}=sqrt{frac{2-sqrt{3}}{2+sqrt{3}}}=sqrt{frac{(2-sqrt{3})(2-sqrt{3})}{(2+sqrt{3})(2-sqrt{3})}}=sqrt{frac{(2-sqrt{3})^{2}}{4-3}}=2-sqrt{3}
)

Ответ

(
operatorname{ctg} 75^{circ}=2-sqrt{3}
)

Источник

Формулы половинного угла (половинного аргумента) – это часть от всех основных тригонометрических формул. Они выражают функции синус, косинус, тангенс, котангенс угла `frac{alpha}2` через эти ж функции аргумента `alpha`. Они, можно сказать, противоположны формулам двойного угла. Ниже приведены все формулы половинных углов, их вывод, а также примеры решения задач с их использованием.

Список всех формул половинного угла

Их можно встретить записанными в двух видах. В первом каждая из тригонометрических функций выражается через радикал:

`sin frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}`
`cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`
`tg frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}}=` `frac {sin alpha}{1+cos alpha}=frac {1-cos alpha}{sin alpha}`
`ctg frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}}=` `frac {sin alpha}{1-cos alpha}=frac {1+cos alpha}{sin alpha}`

Знак «+» или «-» перед корнями зависит от того, в какую из координатных четвертей попадает угол `frac{alpha}2`.

Во втором варианте имеем дело с квадратами тригонометрических функций половинного угла:

`sin^2 frac alpha 2=frac {1-cos alpha}2`
`cos^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}2`
`tg^2 frac alpha 2=frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}`
`ctg^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}`

Формула синуса и косинуса половинного угла имеет место при любом угле `alpha`.

Формула тангенса половинного угла справедлива для тех углов `alpha`, при которых определен `tg frac alpha 2`, то есть при ` alphanepi+2pi n, n in Z`.

Формула котангенса выполняется для тех `alpha`, при которых определен `ctg frac alpha 2`, то есть при ` alphane 2pi n, n in Z`.

С помощью следующего набора формул можно выразить каждую из тригонометрических функций угла `alpha` через тангенс половинного угла.

`sin alpha= frac{2tgfrac{alpha}{2}}{1 + tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alphane pi +2pi n, n in Z`
`cos alpha= frac{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}}{1 + tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi +2pi n, n in Z`
`tg alpha= frac{2tgfrac{alpha}{2}}{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi +2pi n, n in Z,` ` alpha ne frac{pi}{2}+ pi n, n in Z`
`ctg alpha = frac{1 — tg^{2}frac{alpha}{2}}{2tgfrac{alpha}{2}},` ` alpha ne pi n, n in Z,` `alpha ne pi + 2pi n, n in Z`

Вывод формул половинного угла

Формула косинуса и синуса половинного угла выводится из формул косинуса двойного угла `cos 2alpha=1-2 sin^2 alpha` и `cos 2alpha=2 cos^2 alpha-1`. Запишем их в следующем виде: `cos alpha=1-2 sin^2 frac alpha 2` и `cos alpha=2 cos^2 frac alpha 2-1`. Выразив из первого равенства ` sin frac alpha 2` получим `sin frac alpha 2=pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}`. Аналогично разрешив второе равенство относительно ` cos frac alpha 2` в результате будем иметь `cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`.

Формулы тангенса и котангенса половинного угла можно вывести, используя определения этих функций в виде `tg frac alpha 2=frac{sinfrac alpha 2}{cos frac alpha 2}` и `ctg frac alpha 2=frac{cos frac alpha 2}{sin frac alpha 2}`, а также две уже доказанные выше формулы для синуса и косинуса.

В результате будем иметь: `tg frac alpha 2=frac{sinfrac alpha 2}{cos frac alpha 2}=` `frac{pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}}{pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}}=` `pm sqrt{frac {1-cos alpha}{1+cos alpha}}` и `ctg frac alpha 2=frac{cosfrac alpha 2}{sin frac alpha 2}=` `frac{pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}}{pm sqrt{frac {1-cos alpha}2}}=` `pm sqrt{frac {1+cos alpha}{1-cos alpha}}`.

Примеры использования при решении задач

Пример 1. Найти `cos 15^circ`, если известно, что `cos 30^circ=frac{sqrt3}2`.

Решение. Формула половинного угла для тригонометрической функции косинус имеет вид `cos^2 frac alpha 2=frac {1+cos alpha}2`. Подставив известные значения, имеем `cos^2 15^circ=frac {1+cos 30^circ}2=` `frac{1+frac{sqrt3}2}2=frac{2+sqrt3}4`. Имея значение `cos^2 15^circ`, найдем `cos 15^circ`. Поскольку угол 15 градусов лежит в первой координатной четверти, а косинус в этой четверти имеет знак «+», то `cos 15^circ=sqrt{frac{2+sqrt3}4}=` `frac{sqrt{2+sqrt3}}2`.

Ответ. `cos 15^circ=frac{sqrt{2+sqrt3}}2`.

Пример 2. Вычислить значение выражения `4cos frac {alpha}2+2cos alpha+5`, если `cos alpha=frac {1}8`.

Решение. Используя ту же формулу, что и в первом примере (`cos frac alpha 2=pm sqrt{frac {1+cos alpha}2}`) и известное значение косинуса, упростим выражение: `4sqrt{frac {1+cos alpha}2}+2cos alpha+5=4sqrt{frac {1+frac {1}8}2}+2 cdot frac {1}8+5=` `4sqrt{frac {9}16}+frac{1}4+5=8frac{1}4`.

Ответ. `4cos frac {alpha}2+2cos alpha+5=8frac{1}4`.

Еще несколько примеров с подробным объяснением посмотрите на видео:

В большинстве случаев формулы половинного угла используются при преобразовании тригонометрических выражений.

Материалы по теме:

Тригонометрические формулы: косинус, синус и тангенс двойного угла
Формулы понижения степени в тригонометрии: вывод и примеры
Все формулы по тригонометрии
Формулы приведения тригонометрических функций

Загрузка…

Источник

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Котангенс половинного угла

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Формула для котангенса половинного угла

$[ text{ctg }frac{alpha }{2}=frac{1+cos alpha }{sin alpha }=frac{sin alpha }{1-cos alpha } ]$

Также котангенс половинного угла можно записать в виде

$[text{ctg }frac{alpha }{2}=sqrt{frac{1+cos alpha }{1-cos alpha }}]$

Примеры решения задач

ПРИМЕР 2

Задание

Найти значение $text{ctg }{{75}^{circ}}$

Решение

Заметим, что ${{75}^{circ}}=frac{{{150}^{circ}}}{2}$

. Поэтому можем записать, что

$[text{ctg }{{75}^{circ}}=text{ctg }frac{{{150}^{circ}}}{2}]$

Далее будем использовать формулу котангенса половинного угла:

$[ text{ctg }{{75}^{circ}}=text{ctg }frac{{{150}^{circ}}}{2}=sqrt{frac{1+cos {{150}^{circ}}}{1-cos {{150}^{circ}}}}=sqrt{frac{1+cos ({{180}^{circ}}-{{30}^{circ}})}{1-cos ({{180}^{circ}}-{{30}^{circ}})}}=sqrt{frac{1-cos {{30}^{circ}}}{1+cos {{30}^{circ}}}}= ]$

$[ =sqrt{frac{1-frac{sqrt{3}}{2}}{1+frac{sqrt{3}}{2}}}=sqrt{frac{2-sqrt{3}}{2+sqrt{3}}}=sqrt{frac{left( 2-sqrt{3} right)left( 2-sqrt{3} right)}{left( 2+sqrt{3} right)left( 2-sqrt{3} right)}}=sqrt{frac{{{left( 2-sqrt{3} right)}^{2}}}{4-3}}=2-sqrt{3}]$

Ответ

$text{ctg }{{75}^{circ}}=2-sqrt{3}$

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Нужна помощь с
решением задач?

Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб
на первый заказ.

Источник

Алгебра и начала математического анализа, 10 класс

Урок №36. Формулы половинного аргумента.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

1) Формулы синуса, косинуса, тангенса и котангенса половинного аргумента;

2) Преобразовывать тригонометрические выражений на основе использования формулы синуса, косинуса, тангенса и котангенса половинного аргумента;

3) Решение уравнения с использованием формулы синуса, косинуса половинного аргумента.

Глоссарий по теме

Формулы половинного угла (аргумента) представляют собой противоположность формулам двойного угла, так как они выражают синус, косинус, тангенс и котангенс угла при помощи тригонометрических функций угла α.

Основная литература:

Колягин Ю.М., Ткачева М.В., Федорова Н.Е. и др., под ред. Жижченко А.Б. Алгебра и начала математического анализа (базовый и профильный уровни) 10 кл.– М.: Просвещение, 2014.

Открытые электронные ресурсы:

Решу ЕГЭ образовательный портал для подготовки к экзаменам https://ege.sdamgia.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня мы узнаем формулы, позволяющие нам по известным значениям ; находить ; ; . Их называют формулы половинного аргумента.

Повторим формулу косинуса двойного аргумента .

А если учесть, что и , то получим ещё две формулы, которые нам сегодня понадобятся:

Пример. а) Найти , если .

Вычислим по формуле

б) Найти , если .

Вычислим по формуле .

, получаем

(1) формула синуса половинного аргумента.

Запишем формулу косинуса двойного угла, где в виде

(2) формула косинуса половинного угла.

По формулам (1) и (2) можно найти или , если известны значения и положение угла , т.е. в какой координатной четверти он находится, чтобы определить знак выражения или .

Эти формулы ещё имеют название «формулы понижения степени», так как в левой части находится вторая степень синуса и косинуса, а в правой – первая, т.е. степень понизилась. Но будьте внимательны: степень понижается, а аргумент удваивается.

Например, .

Пример. Известно, что . Найдите ; ;

1) найдём по формуле: ; .

По условию . Разделив обе части неравенства на 2, получаем , значит угол во второй четверти, здесь синус положительный. .

2) ; найдём по формуле ,

Мы уже выяснили, что угол во второй четверти, косинус отрицательный.

3) Так как тангенс это отношение синуса на косинус, то

Выведем формулу для тангенса половинного аргумента. Для этого разделим левую часть формулы (1) на левую часть формулы (2) и правую часть формулы (1) на правую часть формулы (2).

сократим на 2 , и учитывая, что , получим:

формула тангенса половинного аргумента (3).

Так как котангенс это число, взаимообратное тангенсу, то

Пример. Найти и , если известно, что и .

По формуле (3) находим , а Найдём положение угла

По условию ,( разделим на 2)

, угол в первой четверти, тангенс положительный, , а .

Для этого используем формулу синуса двойного угла , заменив в ней х на . Получаем , учтём, что , то

, разделим числитель и знаменатель на , получаем:

(4)

(5)

Пример. Найти , если .

По формуле (5) .

С помощью доказанных на этом уроке формул можно не только вычислять значения выражений, но и упрощать выражения, доказывать тождества и решать тригонометрических уравнений.

Пример. Доказать тождество .

Представим , а , преобразуем левую часть тождества

, но , то

Левая часть равна правой части, тождество доказано.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

№1.Известно, что и . Найдите ; ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) cos 2)

в) tg 3)

г) ctg 4)3

Ответ:

Подсказка: используйте формулы половинного аргумента и определение тангенса и котангенса.

№2. Известно, что . Найти ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)

г) ; 4)

Ответ:

Подсказка: используйте формулы половинного аргумента.

№3.Вычислите

Ответ:12.

Подсказка: используйте формулу синуса двойного угла, где .

№4. Известно, что , Найти ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)

г) ; 4)

Ответ:

Подсказка: используйте формулы половинного аргумента, зависимость синуса от косинуса, определения тангенса и котангенса.

№5.Вычислите .

Ответ: 0,5.

Подсказка: используйте формулу половинного аргумента.

№6. Известно, что. Найти ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)-

г) ; 4)

Ответ:

Подсказка: используйте формулы половинного аргумента, определения тангенса и котангенса.

№7. Вычислите и установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) ; 1)

б) ; 2)

в) ; 3) 0,25

Ответ:

Подсказка: используйте формулу синуса и косинуса двойного угла, где .

№8.Упростите выражения и установите соответствие между множествами выражений А и В:

А В

а); 1)

б); 2)

в) ; 3)

Ответ:

Подсказка: используйте формулу синуса и косинуса двойного угла, где и определение тангенса.

№9*. Упростите выражение .

Выберите правильный ответ:1)2)3)2.

Ответ:2)

Подсказка: используйте формулу синуса двойного угла, где .

№10*. Известно, что . Найти ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)

г) ; 4)

Ответ:

№11*.Вычислите .

Ответ:1,5.

Подсказка: используйте формулы синуса двойного угла, где ; квадрата суммы и основное тригонометрическое тождество.

№12*.Известно, что , Найти ;

Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)

г) ; 4)

Ответ:

№13*.Вычислите. Установите соответствие между множествами значений А и В:

А В

а) 1)

б) ; 2)

в) 3)

г) ; 4)

Ответ:

Подсказка: используйте формулу синуса и косинуса двойного угла, где и определение тангенса и котангенса.

№14*.Решите уравнения и выберите верный ответ:

1); 2);3)

Ответ: 2)

Подсказка: используйте формулу половинного аргумента, разделив предварительно обе части уравнения на 2.

Проверочная работа:

№1.

а) Известно, что , ,

Вычислите и установите соответствие между множествами А и В:

А В

а) ; 1)

б) cos; 2)

в) ; 3)

г) ; 4)

5)2

Ответ:

Подсказка: используй формулы половинного аргумента и определение тангенса и котангенса.

б) Известно, что , ,

Вычислите и установите соответствие между множествами А и В:

А В

а) ; 1)

б) cos; 2)

в) ; 3)

г) ; 4)

Ответ:

Подсказка: используй формулы половинного аргумента и определение тангенса и котангенса.

№2.Вычислите: а); б)

Ответ: а) 5; б) 6

Подсказка: используйте формулу тангенса двойного угла, где .

№3.

а)Упростите выражение:

Выберите верный ответ:1)

Ответ: 1)

б) Упростите выражение:

Выберите верный ответ:1)

Ответ: 1)

Подсказка: используйте определение тангенса и котангенса, основное тригонометрическое тождество, формулу синуса и косинуса двойного угла, где .

Источник

Что такое формулы половинного угла в тригонометрии

определение

Формулами половинного угла называют выражение синуса, косинуса, тангенса и котангенса угла ^α/₂ через тригонометрическую функцию данного угла α.

Перечислим их:

(sin^2left(fracalpha2right)=frac{1-cosleft(alpharight)}2), где (alpha) — любой угол;
(cos^2left(fracalpha2right)=frac{1+cosleft(alpharight)}2), где (alpha) — любой угол;
(tan^2left(fracalpha2right)=frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)}), где (alphaneqmathrmpi+2mathrmpitimesmathrm z) (z — любое целое число);
(cot^2left(fracalpha2right)=frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)}), где (alphaneq2mathrmpitimesmathrm z) (z — любое целое число).

Все формулы половинного угла даны для вычисления квадрата функции. Выражение решается до конца с помощью нахождения арифметического квадратного корня, т.е.:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

(sinleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1-cosleft(alpharight)}2});
(cosleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1+cosleft(alpharight)}2});
(tanleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)}});
(cotleft(fracalpha2right)=pmsqrt{frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)}}).

Знак, стоящий перед ответом, обозначает координатную четверть, в которой находится угол (fracalpha2. )

График:

График

Доказательство формул половинного угла

Данное доказательно основано на формулах косинуса двойного угла:

(cosleft(alpharight)=1-2timessin^2fracalpha2;)

(cosleft(alpharight)=2timescos^2(fracalpha2)-1.)

И основных тригонометрических тождествах:

(tanleft(fracalpha2right)=frac{sinleft({displaystylefracalpha2}right)}{cosleft({displaystylefracalpha2}right)};)

(cotleft(fracalpha2right)=frac{cosleft(fracalpha2right)}{sinleft(fracalpha2right)}.)

Вывод с доказательством через синус, косинус, тангенс и котангенс

Для доказательства формул синуса и косинуса половинного угла используем формулы косинуса двойного угла.

Решим первое равенство относительно (sin^2left(fracalpha2right)) для выведения синуса

Решим второе уравнение относительно (sin^2left(fracalpha2right)) для выведения косинуса.

Перейдем к приведению тангенса и котангенса половинного угла через тригонометрические тождества.

(tan^2left(fracalpha2right)=frac{sin^2left({displaystylefracalpha2}right)}{cos^2left(fracalpha2right)}=frac{displaystylefrac{1-cosleft(alpharight)}2}{displaystylefrac{1+cos(alpha)}2}=frac{1-cosleft(alpharight)}{1+cosleft(alpharight)} )

(cot^2left(fracalpha2right)=frac{cos^2left({displaystylefracalpha2}right)}{sin^2left(fracalpha2right)}=frac{displaystylefrac{1+cosleft(alpharight)}2}{displaystylefrac{1-cos(alpha)}2}=frac{1+cosleft(alpharight)}{1-cosleft(alpharight)})

ЧТД.

Пример задачи с решением

Задача 1

Косинус угла в 30 градусов равен (frac{sqrt3}2.)

Найдите косинус угла в 15 градусов.

Решение

Воспользуемся формулой половинного угла для косинуса. Получим:

(cos^2left(15^circright)=frac{1+cosleft(30^circright)}2=frac{1+{displaystylefrac{sqrt3}2}}2=frac{2+sqrt3}4.)

Угол в 15 градусов находится в первой координатной четверти. Следовательно, его косинус будет являться положительным.

Ответ:

(cosleft(15^circright)=sqrt{frac{2+sqrt3}4}=frac{sqrt{2+sqrt3}}2.)

Источник

Котангенс половинного угла

Список всех формул половинного угла

Вывод формул половинного угла

Примеры использования при решении задач

Котангенс половинного угла

Примеры решения задач

Что такое формулы половинного угла в тригонометрии

Доказательство формул половинного угла

Вывод с доказательством через синус, косинус, тангенс и котангенс

Пример задачи с решением

Не пропустите также: