Формули алгебри й тригонометрії, яких немає в довідці НМТ
~15 хв · 10 розділів · 12 тестових запитань
Формули додавання й зведення, загальні розв'язки тригонометричних рівнянь, куби, теорема Вієта та перехід до нової основи логарифма — усе, чого немає в довідці НМТ, з інструментами для надійного запам'ятовування.
Формули додавання — це основа тригонометрії. Без них неможливо обчислити точне значення синуса чи косинуса кутів, яких немає в таблиці довідки (наприклад, 15°, 75°). У довідкових матеріалах НМТ є лише формули подвоєння, але самі формули додавання — ні. Тому їх треба знати напам’ять.
Основні формули додавання
Для синуса суми й різниці:
Для косинуса суми й різниці — знак між доданками протилежний тому, що стоїть у лівій частині:
Для тангенса:
Обчислення значень кутів, яких немає в таблиці
За допомогою формул додавання можна обчислити точні значення тригонометричних функцій для кутів 15° і 75°, яких немає в довідці НМТ.
Приклад 1:
Приклад 2:
Зверни увагу: і дають однакове значення , тому що .
Приклад 3:
Згортання виразів
Формули додавання працюють і в зворотному напрямку: вираз вигляду можна згорнути в .
Приклад 4:
Приклад 5:
Наслідки: формули подвоєння й пониження степеня
Якщо в покласти , отримаємо . Ця форма є в довідці НМТ. Але з неї випливають дві інші, яких у довідці немає:
Звідси — формули пониження степеня:
Вони потрібні для спрощення виразів, що містять квадрати синуса чи косинуса, особливо в задачах на інтегрування (у старшій школі) і в рівняннях.
Формули зведення дають змогу замінити тригонометричну функцію будь-якого кута функцією гострого кута (від 0° до 90°). У довідці НМТ є лише дві з них: для і . Решту треба знати напам’ять або вміти швидко виводити за правилом.
Правило назви й знака
Уяви кут у вигляді , де — ціле число. Тоді:
Якщо парне (, , тобто , ), назва функції зберігається.
Якщо непарне (, , тобто , ), назва змінюється на кофункцію: , .
Знак перед результатом — той, який має вихідна функція в чверті, куди потрапляє кут, якщо вважати гострим ().
Приклади застосування правила
Вираз | Чверть | Назва | Результат |
|---|---|---|---|
III | зберігається | ||
III | кофункція | ||
IV | зберігається | ||
III | зберігається | ||
IV | кофункція |
Обчислення значень
Застосуй правило до конкретних кутів:
Від’ємний кут і період
Функції від’ємного кута зводяться до функцій додатного за правилом парності / непарності:
Періодичність дозволяє відкидати повні оберти: , .
Приклад: .
У довідкових матеріалах НМТ немає загальних формул для розв’язування найпростіших тригонометричних рівнянь. Ти мусиш знати їх напам’ять, щоб записати всі корені рівняння, а не лише один.
Загальні формули розв’язків
Рівняння | Умова | Загальний розв’язок |
|---|---|---|
Якщо , рівняння і не мають розв’язків, оскільки синус і косинус за модулем не перевищують 1.
Частинні випадки (a = 0, ±1)
Для цих значень простіше запам’ятати окремі формули, ніж щоразу підставляти в загальну:
Рівняння | Розв’язок |
|---|---|
Від’ємний аргумент обернених функцій
Значення обернених тригонометричних функцій для від’ємних чисел беруть за правилами:
Наприклад, , а . Ці значення ти береш із таблиці довідкових матеріалів НМТ.
Приклади
Приклад 1:
, тому .
Приклад 2:
, тому .
На проміжку коренями будуть (при ) і (при , бо і ).
У довідці НМТ є формули квадрата суми й різниці, але немає формул кубів, теореми Вієта та формули переходу до нової основи логарифма. Усі вони активно використовуються в завданнях НМТ.
Формули кубів
Сума й різниця кубів розкладаються на множники так:
Зверни увагу: у дужках стоїть неповний квадрат різниці (у сумі кубів) або суми (у різниці кубів): перед немає двійки, на відміну від . Саме ця деталь найчастіше стає причиною помилок.
Куб суми (різниці) розкривають за формулою:
Застосування формул кубів
Приклад 1: — тут , .
Приклад 2: .
Приклад 3: — тут , .
Теорема Вієта
Для квадратного рівняння з дійсними коренями і :
Для зведеного рівняння : , .
ВАЖЛИВО: теорема Вієта справедлива лише тоді, коли дискримінант (корені дійсні). Якщо , формально записати суму й добуток можна, але вони не відповідають дійсним числам.
Прийоми роботи з теоремою Вієта:
Добір коренів: для шукаємо два числа, що в сумі дають 7, а в добутку 12 — це 3 і 4.
Сума квадратів коренів без знаходження самих коренів: .
Приклад: для маємо .
Формула переходу до нової основи логарифма
У довідці НМТ є основна логарифмічна тотожність і властивості логарифмів, але немає загальної формули переходу до нової основи. А вона часто потрібна для обчислення логарифмів із різними основами.
Найзручніше брати (десятковий логарифм) або (натуральний логарифм), але можна брати будь-яку зручну основу.
Наслідки формули переходу:
— обернення основи.
— послідовний перехід.
Приклад 1: .
Приклад 2: .
Найкращий спосіб вивчити формули, яких немає в довідці, — це активне пригадування. Пасивне перечитування не працює: ти маєш змусити мозок відтворювати формулу, перш ніж підглянути в неї.
Метод карток: одна картка — одна формула
Візьми невеликі картки (або нотатки в телефоні). На одному боці напиши назву формули або мінізадачу, на звороті — саму формулу й відповідь.
Лицьовий бік (запитання) | Зворотний бік (відповідь) |
|---|---|
→ обчисли | ; |
→ скоротити | ; |
Вієта → для | , ; |
— загальний розв’язок | |
— загальний розв’язок | |
→ вирази через |
Перевірка формули частинними значеннями
Найшвидший спосіб виявити хибний запис — підставити прості числа й перевірити, чи виконується рівність.
У підстав : має вийти . Якщо виходить — формула правильна.
У формулі зведення підстав і звір результат із табличним значенням. Наприклад, — збігається з .
У підстав : знаменник , тому не існує — це правильно, бо тангенс 90° не визначений.
Контрольний п’ятихвилинний диктант
Коли вивчиш усі формули уроку, постав таймер на 5 хвилин і спробуй записати їх з пам’яті на чистий аркуш. Потім звір із цим уроком. Ті формули, які записав неправильно або пропустив, — негайно перепиши на нові картки й повторюй щодня, доки не перестанеш помилятися.
Розгляньмо типові завдання НМТ, які перевіряють знання формул, відсутніх у довідці.
Приклад 1. Обчисліть cos 75°
Завдання: Обчисліть .
Розв’язання: Кут 75° — не табличний, але його можна подати як суму табличних: .
За формулою додавання для косинуса: .
Відповідь: .
Чому інші варіанти хибні:
— це значення або ; учень плутає знак у формулі косинуса.
— неправильний порядок віднімання.
— помилка в обчисленні добутку коренів.
— учень узяв лише перший доданок і не відняв .
Приклад 2. Відповідність: вираз — значення
Завдання: Установіть відповідність між виразом (1–3) і його значенням (А–Д).
1)
2)
3)
Варіанти: А) ; Б) ; В) ; Г) ; Д) .
Розв’язання:
1) Згортаємо за формулою синуса суми: (В).
2) (А).
3) (Г).
Відповідь: 1 → В, 2 → А, 3 → Г.
Чому інші варіанти хибні: Б (1/2) — учень забув знак мінус для ; Д (−1) — помилка в знаку тангенса в III чверті.
Приклад 3. Сума квадратів коренів через теорему Вієта
Завдання: і — корені рівняння . Обчисліть .
Розв’язання: За теоремою Вієта , .
Відповідь: 53.
Чому інші варіанти хибні:
81 — учень зупинився на і не відняв .
109 — учень додав замість віднімання.
67 — учень відняв один раз, а не подвоєний добуток.
196 — учень узяв .
Приклад 4. Розв’язки рівняння cos x = −√3/2
Завдання: Укажіть розв’язки рівняння .
Розв’язання: .
За формулою для косинуса: , отже .
Відповідь: .
Чому інші варіанти хибні:
— учень узяв , не врахувавши знак мінус.
— це формула для синуса, а не для косинуса.
— період замість .
— учень забув знак , тобто втратив половину коренів.
Приклад 5. Скорочення дробу з різницею кубів
Завдання: Спростіть .
Розв’язання: .
Відповідь: .
Чому інші варіанти хибні:
— учень переплутав суму з різницею кубів.
— учень розклав як квадрат різниці, а не різницю кубів.
— помилка в діленні многочленів.
— учень перевернув дріб.
Розгляньмо найпоширеніші помилки, яких припускаються учні під час застосування формул, що не входять до довідки НМТ. Знаючи їх, ти зможеш уникнути пасток.
Помилка в знаку косинуса суми: пишуть . Запам’ятай: у косинусі знак між доданками протилежний тому, що в лівій частині. Якщо ліворуч , то праворуч .
«Розкривання дужок» у тригонометрії: . Синус суми не дорівнює сумі синусів! Завжди застосовуй формулу додавання.
Плутанина в назві функції при зведенні: змінюють назву для (хоча має зберігатися) або не змінюють для (хоча має змінюватися). Правило: парна кількість — назва та сама, непарна — кофункція.
Знак беруть від нової функції замість вихідної. Наприклад, для спочатку визначають, що косинус у III чверті від’ємний, тому результат має знак мінус. Але деякі учні дивляться на знак синуса (нової функції) і помиляються.
Рівняння розв’язують за формулою для косинуса: . Правильно: .
Для пишуть період замість : . Це втрачає частину коренів.
Для пишуть замість правильного . Перевір: при отримаємо , а , не 1.
У формулах кубів пишуть повний квадрат: . Правильно — неповний квадрат: (без двійки перед ).
У теоремі Вієта забувають мінус: пишуть замість . Або застосовують теорему, коли , і отримують формальні числа, які не є дійсними коренями.
Розуміння того, як саме ці формули перевіряють на НМТ, допоможе тобі правильно розподілити час і зусилля під час підготовки.
Формули додавання та зведення
Тема 1.3 програми НМТ вимагає знання формул зведення та формул додавання й наслідків з них. Довідкові матеріали дають лише , (у формі ) і формули зведення для та . Усі інші формули додавання, пониження степеня та зведення для інших кутів ти маєш знати напам’ять.
Тригонометричні рівняння
Тригонометричні рівняння належать до теми 2.1 програми. У демоваріанті НМТ-2026 завдання № 11 перевіряє вміння знаходити корені найпростішого тригонометричного рівняння на проміжку. Це завдання з вибором однієї відповіді з п’яти, оцінюється в 0 або 1 бал. Загальних формул розв’язків тригонометричних рівнянь у довідці немає — їх треба знати напам’ять.
Алгебраїчні перетворення й логарифми
У демоваріанті НМТ-2026 завдання № 14 — скорочення дробового раціонального виразу; у подібних завданнях можуть знадобитися й формули кубів. Завдання № 4 — найпростіше логарифмічне рівняння (вибір однієї з п’яти, 1 бал). Розклад на множники й логарифми належать до теми 1.3 програми.
Рівняння з параметром
Завдання № 22 — коротка відповідь, 0 або 2 бали, профільний рівень. Це рівняння з параметром. Програма вимагає аналізувати рівняння залежно від коефіцієнтів, і теорема Вієта — один із ключових прийомів такого аналізу. Наприклад, щоб знайти, при яких значеннях параметра сума квадратів коренів дорівнює заданому числу, використовують саме теорему Вієта.
Навіщо вчити формули додавання, якщо в довідці є sin 2α і cos 2α?
Формули подвоєння — це лише окремий випадок формул додавання, коли обидва кути однакові. У завданнях НМТ тобі можуть дати вираз на згортання, наприклад , який не згортається за формулою подвоєння, бо кути різні. Крім того, формули пониження степеня () виводяться саме з формул додавання, і їх теж немає в довідці.
Як не заплутатися в знаках формул зведення для 270° − α?
Запам’ятай три кроки. По-перше, визнач, чи змінюється назва: — непарна кількість, тому назва змінюється на кофункцію. По-друге, уяви кут при гострому : це III чверть ( мінус гострий кут дає кут між і ). По-третє, визнач знак вихідної функції в III чверті: косинус у III чверті від’ємний. Отже, .
Чому для sin x = 1 не варто користуватися загальною формулою?
Якщо підставити у загальну формулу , отримаємо . При : ; при : ; при : — усі корені збігаються в одну точку . Формально це правильно, але простіше й надійніше запам’ятати окрему формулу , яка одразу дає правильний період.
Чи можна користуватися теоремою Вієта, якщо дискримінант від’ємний?
Формально суму й добуток коренів можна записати за теоремою Вієта навіть при , але ці числа будуть відповідати комплексним кореням, а не дійсним. На НМТ розглядають лише дійсні числа, тому перед застосуванням теореми Вієта завжди перевіряй, чи . Якщо дискримінант від’ємний, рівняння не має дійсних коренів, і теорема Вієта втрачає сенс.
Як обчислити log₃ 5 · log₅ 9 без калькулятора?
Використай наслідок формули переходу до нової основи: . У нашому випадку . Оскільки , то . Відповідь: 2. Цей прийом працює для будь-яких добутків логарифмів, де основа одного дорівнює аргументу іншого.
Формули додавання: у синусі знак зберігається, у косинусі — протилежний. ; .
Формули зведення: для і — назва та сама; для і — кофункція. Знак — вихідної функції в чверті.
Загальні розв’язки: : ; : ; : . Для — частинні формули.
Формули кубів: ; . У дужках неповний квадрат (без двійки перед ).
Теорема Вієта: , — лише при . Сума квадратів: .
Перехід до нової основи: . Наслідки: ; .
Перевіряй кожну формулу частинним значенням: підстав прості числа й звір із таблицею.