Evaluarea Națională

Elemente de trigonometrie: sin, cos, tg, ctg; tabelul valorilor pentru 30°, 45°, 60°

Fie triunghiul ABCABC dreptunghic în AA și un unghi ascuțit, de exemplu B\angle B. Față de B\angle B: cateta opusă este [AC][AC], cateta alăturată este [AB][AB], iar ipotenuza este [BC][BC].

Definițiile rapoartelor trigonometrice (pentru un unghi ascuțit dintr-un triunghi dreptunghic): sinB=cateta opusa˘ipotenuza˘=ACBC,cosB=cateta ala˘turata˘ipotenuza˘=ABBC,\sin B = \frac{\text{cateta opusă}}{\text{ipotenuză}} = \frac{AC}{BC}, \qquad \cos B = \frac{\text{cateta alăturată}}{\text{ipotenuză}} = \frac{AB}{BC}, tgB=cateta opusa˘cateta ala˘turata˘=ACAB,ctgB=cateta ala˘turata˘cateta opusa˘=ABAC.\text{tg}\,B = \frac{\text{cateta opusă}}{\text{cateta alăturată}} = \frac{AC}{AB}, \qquad \text{ctg}\,B = \frac{\text{cateta alăturată}}{\text{cateta opusă}} = \frac{AB}{AC}.

Rapoartele nu depind de mărimea triunghiului (triunghiurile dreptunghice cu același unghi ascuțit sunt asemenea) — depind doar de măsura unghiului.

Tabelul valorilor:

3030^\circ4545^\circ6060^\circ
sin\sin12\dfrac{1}{2}22\dfrac{\sqrt{2}}{2}32\dfrac{\sqrt{3}}{2}
cos\cos32\dfrac{\sqrt{3}}{2}22\dfrac{\sqrt{2}}{2}12\dfrac{1}{2}
tg\text{tg}33\dfrac{\sqrt{3}}{3}113\sqrt{3}
ctg\text{ctg}3\sqrt{3}1133\dfrac{\sqrt{3}}{3}

Relații utile (deduse din definiții):

  • sinB=cosC\sin B = \cos C și cosB=sinC\cos B = \sin C pentru unghiuri complementare (B+C=90B + C = 90^\circ);
  • tgB=sinBcosB\text{tg}\,B = \dfrac{\sin B}{\cos B}, ctgB=1tgB\text{ctg}\,B = \dfrac{1}{\text{tg}\,B};
  • sin2B+cos2B=1\sin^2 B + \cos^2 B = 1 (identitatea fundamentală, consecință a teoremei lui Pitagora).

Cum se folosesc. Cunoscând o latură și un unghi ascuțit, se alege raportul care leagă latura cunoscută de cea căutată: de exemplu, dacă știm ipotenuza și vrem cateta opusă unghiului, folosim sinusul: cateta == ipotenuza sin\cdot \sin. Valorile din tabel trebuie știute pe de rost — apar direct la grile și în problemele cu unghiuri de 3030^\circ, 4545^\circ, 6060^\circ (triunghiul echilateral tăiat de înălțime dă 3030^\circ6060^\circ; pătratul tăiat de diagonală dă 4545^\circ).

Observații care ajută la calcul. Sinusul și cosinusul unui unghi ascuțit sunt întotdeauna numere cuprinse strict între 00 și 11 (cateta este mai scurtă decât ipotenuza), în timp ce tangenta poate depăși 11 (pentru unghiuri peste 4545^\circ). Sinusul crește când unghiul crește, iar cosinusul scade — o verificare rapidă a plauzibilității rezultatelor. Valorile pentru 3030^\circ și 6060^\circ se deduc din jumătatea unui triunghi echilateral (cateta opusă lui 3030^\circ este l2\frac{l}{2}, înălțimea este l32\frac{l\sqrt{3}}{2}), iar cele pentru 4545^\circ dintr-un pătrat tăiat de diagonală — dacă tabelul se uită, el se poate reconstrui în câteva rânduri. La probleme, întâi se marchează unghiul cunoscut pe figură, apoi se etichetează catetele ca „opusă" și „alăturată" față de el și abia apoi se alege raportul.

Formule

  • Sinus: sinB=cat. opusa˘ipotenuza˘\sin B = \frac{\text{cat. opusă}}{\text{ipotenuză}}

  • Cosinus: cosB=cat. ala˘turata˘ipotenuza˘\cos B = \frac{\text{cat. alăturată}}{\text{ipotenuză}}

  • Tangenta: tgB=cat. opusa˘cat. ala˘turata˘=sinBcosB\text{tg}\,B = \frac{\text{cat. opusă}}{\text{cat. alăturată}} = \frac{\sin B}{\cos B}

  • Cotangenta: ctgB=cat. ala˘turata˘cat. opusa˘=1tgB\text{ctg}\,B = \frac{\text{cat. alăturată}}{\text{cat. opusă}} = \frac{1}{\text{tg}\,B}

  • Identitatea fundamentală: sin2B+cos2B=1\sin^2 B + \cos^2 B = 1

  • Unghiuri complementare: sinB=cos(90B)\sin B = \cos(90^\circ - B)

  • Valori uzuale sin: sin30=12, sin45=22, sin60=32\sin 30^\circ = \frac{1}{2},\ \sin 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2},\ \sin 60^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2}

  • Valori uzuale tg: tg30=33, tg45=1, tg60=3\text{tg}\,30^\circ = \frac{\sqrt{3}}{3},\ \text{tg}\,45^\circ = 1,\ \text{tg}\,60^\circ = \sqrt{3}

Exemple rezolvate

Exemplul 1

Triunghiul ABCABC este dreptunghic în AA, cu BC=12BC = 12 cm și m(B)=60m(\angle B) = 60^\circ. Calculați catetele ABAB și ACAC folosind rapoarte trigonometrice.

Față de B\angle B: cateta alăturată este [AB][AB], cateta opusă este [AC][AC], ipotenuza BC=12BC = 12.

cosB=ABBCAB=BCcos60=1212=6 cm.\cos B = \frac{AB}{BC} \Rightarrow AB = BC\cdot\cos 60^\circ = 12\cdot\frac{1}{2} = 6 \text{ cm}. sinB=ACBCAC=BCsin60=1232=63 cm.\sin B = \frac{AC}{BC} \Rightarrow AC = BC\cdot\sin 60^\circ = 12\cdot\frac{\sqrt{3}}{2} = 6\sqrt{3} \text{ cm}.

Verificare (Pitagora): 62+(63)2=36+108=144=1226^2 + (6\sqrt{3})^2 = 36 + 108 = 144 = 12^2. Corect.

Exemplul 2

Calculați valoarea expresiei E=sin30+cos60tg45+sin45cos45E = \sin 30^\circ + \cos 60^\circ - \text{tg}\,45^\circ + \sin 45^\circ\cdot\cos 45^\circ.

Înlocuim valorile din tabel: E=12+121+2222.E = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} - 1 + \frac{\sqrt{2}}{2}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2}. Calculăm produsul: 2222=24=12\dfrac{\sqrt{2}}{2}\cdot\dfrac{\sqrt{2}}{2} = \dfrac{2}{4} = \dfrac{1}{2}. E=11+12=12.E = 1 - 1 + \frac{1}{2} = \frac{1}{2}.

Greșeli frecvente

  • Se confundă sinusul cu cosinusul: sinusul folosește cateta OPUSĂ unghiului, cosinusul pe cea ALĂTURATĂ.
  • Se învață greșit tabelul: $\sin 30^\circ = \frac{1}{2}$ (nu $\frac{\sqrt{3}}{2}$, care este $\sin 60^\circ$). Reper: sinusul crește cu unghiul.
  • Rapoartele trigonometrice se aplică unghiului drept sau într-un triunghi oarecare — definițiile de gimnaziu sunt valabile DOAR pentru unghiuri ascuțite în triunghiuri dreptunghice.
  • La $\text{tg}$ se împarte invers: $\text{tg} = \dfrac{\text{opusă}}{\text{alăturată}}$ (nu alăturată/opusă, care este ctg).
  • $\sin^2 B$ înseamnă $(\sin B)^2$, nu $\sin(B^2)$.

Pe scurt

  • sin=opip\sin = \dfrac{\text{op}}{\text{ip}}, cos=alip\cos = \dfrac{\text{al}}{\text{ip}}, tg=opal\text{tg} = \dfrac{\text{op}}{\text{al}}, ctg=alop\text{ctg} = \dfrac{\text{al}}{\text{op}}.
  • Tabel: sin30=12\sin 30^\circ=\frac{1}{2}, sin45=22\sin 45^\circ=\frac{\sqrt2}{2}, sin60=32\sin 60^\circ=\frac{\sqrt3}{2}; cosinusul — în oglindă; tg45=1\text{tg}\,45^\circ=1.
  • sinB=cos(90B)\sin B = \cos(90^\circ - B); tg=sincos\text{tg} = \frac{\sin}{\cos}; sin2+cos2=1\sin^2+\cos^2=1.
  • Cateta == ip sin\cdot\sin(unghi opus) == ip cos\cdot\cos(unghi alăturat).
  • Rapoartele depind doar de unghi (asemănare), nu de mărimea triunghiului.

Exersează această lecție →

Grile și probleme cu feedback imediat pe barem.