Значення й знаки синуса, косинуса й тангенса за чвертями
~15 хв · 9 розділів · 10 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + фізика.
Визначаємо знаки sin α, cos α і tg α за чвертями одиничного кола, користуємося табличними значеннями для кутів 0°–360° і знаходимо значення для кутів інших чвертей за симетрією точок на колі.
Ти вже знаєш, що на одиничному колі кожному куту α відповідає точка Pα з координатами (cos α; sin α). Але що таке тангенс і чому він не завжди існує? Розберімося.
Тангенс кута
Тангенсом кута α називають відношення ординати точки Pα до її абсциси. Інакше кажучи:
Оскільки в знаменнику стоїть косинус, тангенс існує лише тоді, коли cos α ≠ 0. А коли косинус дорівнює нулю? Це трапляється в точках, де абсциса точки на одиничному колі дорівнює нулю, — на вертикальній осі. Таким кутам відповідають кути виду α = π/2 + πk, тобто 90°, 270°, 450° тощо. Отже:
tg α не існує при α = π/2 + πk, де k ∈ Z (тобто для 90°, 270°, −90° тощо).
Наприклад, tg 90° або tg π/2 не можна обчислити — таких значень у таблиці немає.
Котангенс кута (профільний рівень)
Котангенс — це обернене відношення:
Він існує, коли sin α ≠ 0, тобто для всіх кутів, крім α = πk (0°, 180°, 360° тощо). У програмі котангенс позначено як вимогу профільного рівня. НМТ складають за повною програмою, тож завдання з котангенсом можливі, хоча в довідці формул для нього немає.
Межі значень синуса, косинуса й тангенса
Поглянь на одиничне коло: його радіус дорівнює 1, тому координати будь-якої точки Pα (cos α; sin α) за модулем не можуть перевищувати 1. Звідси випливають дві важливі нерівності:
Це означає, що рівняння на зразок sin α = 1,2 або cos α = −2 не мають розв’язків — таких значень просто не існує. Натомість тангенс може набувати будь-якого дійсного значення, адже він є відношенням двох чисел, кожне з яких не перевищує 1 за модулем, але ділення дає довільний результат.
Функція | Множина значень | Пояснення |
|---|---|---|
sin α | [−1; 1] | ордината точки на одиничному колі |
cos α | [−1; 1] | абсциса точки на одиничному колі |
tg α | всі дійсні числа (R) | відношення sin до cos |
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Знак тригонометричної функції залежить від того, в якій чверті лежить кут α. На одиничному колі чверті нумерують від I до IV проти годинникової стрілки, починаючи з додатної півосі Ox.
Як визначити знак?
Синус — це ордината точки, тому він має знак «+» у тих чвертях, де y > 0, тобто в I і II чвертях. Косинус — це абсциса, тому він додатний там, де x > 0, — у I і IV чвертях. Тангенс (і котангенс) додатний, коли sin α і cos α мають однакові знаки, — це I і III чверті.
Ось межі чвертей у градусах і радіанах:
Чверть | Градуси | Радіани |
|---|---|---|
I | 0°–90° | 0 – π/2 |
II | 90°–180° | π/2 – π |
III | 180°–270° | π – 3π/2 |
IV | 270°–360° | 3π/2 – 2π |
А ось знаки тригонометричних функцій за чвертями:
Чверть | sin | cos | tg / ctg |
|---|---|---|---|
I | + | + | + |
II | + | − | − |
III | − | − | + |
IV | − | + | − |
Запам’ятай мнемонічне правило:
I — усі додатні, II — лише sin, III — tg і ctg, IV — лише cos.
Знак добутку або частки
На НМТ часто питають знак виразу на зразок cos 3 · tg 2. Кути 2 і 3 — це радіани. Нагадаємо: π ≈ 3,14, π/2 ≈ 1,57. Отже, 1,57 < 2 < 3,14 і 1,57 < 3 < 3,14 — обидва кути лежать у II чверті, тому cos 3 < 0 і tg 2 < 0. Добуток двох від’ємних чисел додатний, тому cos 3 · tg 2 > 0.
Інший приклад: sin 200° · cos 100°. Кут 200° — III чверть (180° < 200° < 270°), sin 200° < 0. Кут 100° — II чверть, cos 100° < 0. Добуток від’ємних чисел додатний.
Чверть за знаками функцій
Іноді треба визначити чверть, знаючи знаки функцій. Наприклад:
Якщо sin α > 0 і cos α < 0 — це II чверть (синус додатний, косинус від’ємний).
Якщо tg α < 0 і sin α < 0 — це IV чверть (синус від’ємний, тангенс від’ємний — отже, косинус додатний).
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Кути 0°, 30°, 45°, 60°, 90° (і відповідні їм радіани 0, π/6, π/4, π/3, π/2) називають табличними — їхні значення sin, cos і tg треба знати напам’ять. На НМТ ці значення є в довідці, але користуватися нею без розуміння небезпечно: легко сплутати, яке число до якої функції належить.
Синус і косинус основних кутів
Поглянь на таблицю. Зверни увагу: косинус тих самих кутів дає ті самі числа, що й синус, але у зворотному порядку.
α | 0 | π/6 (30°) | π/4 (45°) |
|---|---|---|---|
sin α | 0 | 1/2 | √2/2 |
cos α | 1 | √3/2 | √2/2 |
tg α | 0 | √3/3 | 1 |
Продовження таблиці для кутів 60° та 90°:
α | π/3 (60°) | π/2 (90°) |
|---|---|---|
sin α | √3/2 | 1 |
cos α | 1/2 | 0 |
tg α | √3 | не існує |
Кути на осях координат
Окремо варто розглянути кути, що лежать на осях, — тобто кратні 90°:
Кут | sin | cos | tg |
|---|---|---|---|
π (180°) | 0 | −1 | 0 |
3π/2 (270°) | −1 | 0 | не існує |
2π (360°) | 0 | 1 | 0 |
Як не сплутати sin 30° і cos 30°?
На відрізку від 0 до π/2 синус зростає (від 0 до 1), а косинус спадає (від 1 до 0). Тому sin 30° = 1/2 — це менше, ніж √3/2 = sin 60°. А cos 30° = √3/2 — це більше, ніж 1/2 = cos 60°. Запам’ятай: sin 30° = 1/2, cos 30° = √3/2.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У попередньому розділі ти вивчив значення для кутів першої чверті. Але як знайти sin 210°, cos 5π/4 або sin(−π/3), якщо цих кутів немає в таблиці довідки? Відповідь дає симетрія точок на одиничному колі.
Симетрія на одиничному колі
Точки, що відповідають кутам π − α, π + α і −α, симетричні точці кута α відносно осі Oy, початку координат і осі Ox відповідно. Тому модулі їхніх координат (тобто |sin| і |cos|) ті самі, що й для кута α. Змінюється лише знак — його визначає чверть, у якій лежить кут.
Алгоритм
Визнач, у якій чверті лежить кут.
Знайди гострий кут між променем і віссю Ox (найближча горизонтальна вісь).
Візьми табличне значення для цього гострого кута.
Постав знак «+» або «−» залежно від чверті.
Розглянемо приклади.
Приклад: sin 210°
210° = 180° + 30°. Це III чверть, де синус від’ємний. Гострий кут з віссю Ox — 30°. sin 30° = 1/2. Зі знаком III чверті: sin 210° = −1/2.
Приклад: cos 5π/4
5π/4 = π + π/4. III чверть, косинус від’ємний. cos(π/4) = √2/2. Отже, cos 5π/4 = −√2/2.
Приклад: tg 150°
150° = 180° − 30°. II чверть, тангенс від’ємний. tg 30° = √3/3. Отже, tg 150° = −√3/3.
Від’ємні кути
Від’ємні кути відкладають за годинниковою стрілкою. Їхні точки симетричні відносно осі Ox. Звідси прості правила:
Приклад: sin(−π/3) = −sin(π/3) = −√3/2. cos(−π/3) = cos(π/3) = 1/2.
Кути, більші за 360° (2π)
Якщо кут більший за 360°, спершу відкинь повні оберти (360° або 2π). Наприклад:
sin 390° = sin(390° − 360°) = sin 30° = 1/2
cos 7π/3 = cos(7π/3 − 2π) = cos(π/3) = 1/2
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розгляньмо типові завдання НМТ, які перевіряють уміння визначати знаки й значення тригонометричних функцій.
Приклад 1. Обчислення sin 210°
Завдання: обчислити sin 210°.
Розв’язання. Кут 210° лежить у III чверті (оскільки 180° < 210° < 270°). У III чверті синус від’ємний. Гострий кут між променем 210° і віссю Ox: 210° − 180° = 30°. Табличне значення sin 30° = 1/2. Зі знаком III чверті маємо sin 210° = −1/2.
Відповідь: −1/2.
Чому інші варіанти неправильні?
1/2 — не враховано, що в III чверті синус від’ємний.
−√3/2 — сплутано sin 30° і cos 30°: cos 30° = √3/2, а не sin 30°.
√3/2 — і помилка зі знаком, і сплутано sin і cos.
−1 — значення sin 270°, а не sin 210°.
Приклад 2. Знак добутку cos 3 · tg 2
Завдання: визначити знак виразу cos 3 · tg 2.
Розв’язання. Кути задано в радіанах. Нагадаймо: π ≈ 3,14, π/2 ≈ 1,57. Маємо 1,57 < 2 < 3,14 і 1,57 < 3 < 3,14, отже, обидва кути (2 рад і 3 рад) лежать у II чверті. У II чверті cos < 0 і tg < 0, тому cos 3 < 0 і tg 2 < 0. Добуток двох від’ємних чисел додатний. Тому cos 3 · tg 2 > 0.
Відповідь: додатний.
Приклад 3. Логічні пари: вираз — значення
Завдання: встанови відповідність між виразом (1–3) і його значенням (А–Д):
Вирази: 1) cos 150°; 2) tg 225°; 3) sin(−π/6).
Значення: А) −√3/2; Б) 1; В) −1/2; Г) √3/2; Д) −1.
1) cos 150° = cos(180° − 30°): II чверть, косинус від’ємний, тому cos 150° = −cos 30° = −√3/2. Це значення А.
2) tg 225° = tg(180° + 45°): III чверть, тангенс додатний, тому tg 225° = tg 45° = 1. Це значення Б.
3) sin(−π/6) = −sin(π/6) = −1/2. Це значення В.
Відповідь: 1–А, 2–Б, 3–В.
Приклад 4. Обчислення виразу
Завдання: обчислити 2 sin(π/6) − √3 · tg(π/3) + cos π.
Розв’язання. Знайдемо кожен доданок окремо:
sin(π/6) = 1/2, тому 2 sin(π/6) = 2 · 1/2 = 1.
tg(π/3) = √3, тому √3 · tg(π/3) = √3 · √3 = 3.
cos π = −1.
Підставляємо: 1 − 3 + (−1) = −3.
Відповідь: −3.
Чому інші варіанти неправильні?
−1 — cos π узято за 1, а треба −1.
−2 — cos π узято за 0.
3 — доданок √3 · tg(π/3) = 3 додано замість віднімання: 1 + 3 − 1 = 3; 1 — tg(π/3) узято за √3/3, а cos π — за 1: 1 − 1 + 1 = 1.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Розгляньмо найпоширеніші помилки, яких припускаються учні під час роботи з тригонометричними функціями. Уникнувши їх, ти впевнено розв’яжеш завдання НМТ.
Сплутано sin 30° і cos 30°: sin 30° = 1/2, а cos 30° = √3/2. Запам’ятай: на відрізку [0; π/2] синус зростає, тому sin 30° менший за sin 60°, а косинус — спадає, тому cos 30° більший за cos 60°.
Для кута іншої чверті поставлено знак першої. Наприклад, sin 210° = 1/2 (забули, що III чверть дає «−»). Завжди спершу визначай чверть і знак, а потім пиши число.
tg 90° = 0 або tg 90° = 1: це груба помилка. Тангенс 90° не існує, оскільки cos 90° = 0, а на нуль ділити не можна.
Сплутано точки на осях: cos π = 1 (насправді −1), sin 3π/2 = 1 (насправді −1). Координати точок на осях: (1; 0) — 0°, (−1; 0) — 180°, (0; −1) — 270°, (0; 1) — 90°.
Чверть кута 2 рад визначено так, ніби це 2°. Кут 2° лежить у I чверті, а кут 2 рад — у II чверті, бо π/2 ≈ 1,57, а π ≈ 3,14. Не плутай радіани з градусами!
cos(−α) = −cos α — це неправильно. Косинус — парна функція: cos(−α) = cos α. Наприклад, cos(−60°) = cos 60° = 1/2, а не −1/2.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Означення синуса, косинуса й тангенса числового аргументу належать до теми 1.3 програми НМТ з математики. Котангенс у програмі позначено як вимогу профільного рівня, але НМТ складають за повною програмою, тож і він може трапитися.
У довідці, яку надають на тестуванні, є таблиця значень sin, cos і tg для кутів 0, π/6, π/4, π/3, π/2, π, 3π/2, 2π. Однак значення для кутів інших чвертей (наприклад, 210°, 5π/4, −π/3) треба вміти отримувати самостійно — за чвертю й знаком.
Формати завдань на НМТ:
У завданнях № 4–15 — вибір однієї відповіді з п’яти (А–Д). Кожне таке завдання оцінюють у 0 або 1 бал. Типове формулювання: «Обчислити sin 210°» або «Визначити знак виразу cos 3 · tg 2».
У завданні № 17 — «логічні пари»: установити відповідність між тригонометричними виразами (1–3) та їхніми значеннями (А–Д). За нього можна отримати 0, 1, 2 або 3 бали.
Табличні значення тригонометричних функцій потрібні не лише в окремих завданнях на обчислення, а й під час розв’язування тригонометричних рівнянь. Наприклад, у демонстраційному варіанті НМТ 2026 року завдання № 11 перевіряло вміння знаходити корені рівняння на заданому проміжку, що вимагало знання табличних значень.
Стратегія: спочатку визнач чверть, потім знак, потім табличне значення. Не поспішай — кожен крок окремо.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Тут зібрано відповіді на запитання, які найчастіше виникають під час вивчення цієї теми.
Як швидко запам’ятати знаки тригонометричних функцій за чвертями?
Використовуй мнемонічне правило: «I — усі додатні, II — лише sin, III — tg і ctg, IV — лише cos». Або виведи знаки самостійно: sin — це ордината (y), cos — абсциса (x), а tg додатний там, де sin і cos мають однакові знаки.
Чому тангенс 90° не існує?
Тангенс визначають як відношення sin α / cos α. Для кута 90° (π/2) маємо sin 90° = 1, cos 90° = 0. Ділити на нуль не можна, тому tg 90° не існує. Те саме стосується кутів 270°, −90° і взагалі всіх кутів виду π/2 + πk.
Як знайти sin 210°, якщо в таблиці довідки такого кута немає?
За алгоритмом: 1) визнач чверть — 210° це III чверть; 2) знайди гострий кут з віссю Ox: 210° − 180° = 30°; 3) візьми табличне значення sin 30° = 1/2; 4) постав знак чверті: у III чверті синус від’ємний, тому sin 210° = −1/2.
Чи може синус дорівнювати 1,5?
Ні. Синус — це ордината точки на одиничному колі, а радіус кола дорівнює 1, тому ордината за модулем не перевищує 1. Отже, sin α завжди належить відрізку [−1; 1]. Значення 1,5 неможливе. Те саме стосується косинуса.
Як визначити знак cos 3, якщо кут заданий без π?
Кут 3 задано в радіанах. Порівняй з π ≈ 3,14: π/2 ≈ 1,57 < 3 < π ≈ 3,14, отже, кут 3 рад лежить у II чверті. У II чверті косинус від’ємний, тому cos 3 < 0. Завжди перевіряй, чи кут у градусах чи радіанах!
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
I чверть — усі функції додатні («+»), II — лише sin, III — tg і ctg, IV — лише cos.
tg α = sin α / cos α, не існує при α = π/2 + πk (cos α = 0).
|sin α| ≤ 1, |cos α| ≤ 1; тангенс може бути будь-яким числом.
Значення для кута будь-якої чверті = модуль табличного значення гострого кута з віссю Ox зі знаком цієї чверті.
cos(−α) = cos α (парна функція), sin(−α) = −sin α (непарна).
sin 30° = cos 60° = 1/2, sin 60° = cos 30° = √3/2, sin 45° = cos 45° = √2/2.
sin 0 = 0, sin π/2 = 1, sin π = 0, sin 3π/2 = −1, sin 2π = 0; cos 0 = 1, cos π/2 = 0, cos π = −1, cos 3π/2 = 0, cos 2π = 1.
tg 0 = 0, tg π/6 = √3/3, tg π/4 = 1, tg π/3 = √3; tg π/2 не існує.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Чому дорівнює sin(−π/3)?
2. Чому дорівнює sin π/6?
3. Обчисли 2·sin(π/6) − √3·tg(π/3) + cos π.
4. Чи може sin α дорівнювати 1,3?
5. Якого знака число cos 3, якщо кут задано в радіанах?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест