Перейти до основного вмісту
Каталог

Тригонометричні формули з довідки НМТ

~10 хв · 9 розділів · 8 тестових запитань

Перетворення виразів
Математика НМТ

Як читати одиничне коло й таблицю значень з довідки НМТ, застосовувати основні тотожності, формули подвійного кута й формули зведення (90°+α, 180°−α) до обчислення тригонометричних виразів. Розрізняєш формули, яких у довідці немає й треба знати напам’ять.

Одиничне коло й таблиця значень

У довідкових матеріалах НМТ тригонометрія починається з одиничного кола. Це коло радіуса 1 із центром у початку координат. Точка M(x; y) на цьому колі — це точка, у яку переходить точка (1; 0) після повороту на кут α. Саме з цього означення випливають усі тригонометричні функції.

Означення з довідки: sin α = y (ордината точки M), cos α = x (абсциса точки M), tg α = sin α / cos α. Запам'ятай: синус — це вертикальна координата, косинус — горизонтальна. Звідси легко визначити знаки функцій за чвертями.

Чверть

Кут

sin α

cos α

I

0° – 90°

+

+

II

90° – 180°

+

−

III

180° – 270°

−

−

IV

270° – 360°

−

+

У II чверті, наприклад, sin α > 0, cos α < 0, тому tg α = sin α / cos α < 0. Це стане в пригоді, коли доведеться вибирати знак після застосування основної тотожності.

Таблиця значень тригонометричних функцій

У довідці НМТ є таблиця значень sin, cos і tg для восьми кутів: 0, π/6 (30°), π/4 (45°), π/3 (60°), π/2 (90°), π (180°), 3π/2 (270°), 2π (360°). Ось ці значення:

Кут

sin

cos

tg

0

0

1

0

π/6 (30°)

1/2

√3/2

√3/3

π/4 (45°)

√2/2

√2/2

1

π/3 (60°)

√3/2

1/2

√3

π/2 (90°)

1

0

не існує

π (180°)

0

−1

0

3π/2 (270°)

−1

0

не існує

2π (360°)

0

1

0

Зверни увагу: tg 90° і tg 270° не існують, тому що cos 90° = 0 і cos 270° = 0, а ділити на нуль не можна. У довідці на місці тангенса для цих кутів стоїть прочерк або напис «не існує».

Радіани й градуси

У довідці всі кути подано і в градусах, і в радіанах. Співвідношення просте: рад. Звідси рад, а рад = . Наприклад, , , . Кутів , , у таблиці значень немає — їх обчислюють через формули зведення.

Котангенса (ctg α = cos α / sin α) у довідці НМТ немає. Означення котангенса в програмі НМТ позначено як матеріал профільного рівня (П). Якщо котангенс трапиться в завданні, користуйся тим, що ctg α = cos α / sin α.

Тотожності одного аргументу й подвійний кут

У довідці НМТ є три основні тригонометричні тотожності, які пов'язують функції одного й того самого аргументу. Розгляньмо їх по черзі.

Основна тригонометрична тотожність

Перша й найважливіша тотожність: . Вона випливає з теореми Піфагора для одиничного кола: координати (x; y) точки на колі задовольняють , а , .

Як застосовувати? Якщо відомо, наприклад, і сказано, що кут α лежить у II чверті (), то:

  • Підставляємо в тотожність:

  • У II чверті sin α > 0, тому .

Довідка не підказує знак — його завжди вибирають за чвертю, у якій лежить кут α.

Тотожність tg α і 1 + tg²α = 1/cos²α

Друга тотожність — це означення тангенса: . Третя: . Вона теж у довідці.

Приклад: нехай і α — кут I чверті. Тоді , тобто , звідки . У I чверті cos α > 0, тому . Далі .

Формули подвійного кута

У довідці є дві формули подвійного кута:

Приклад 1: . Тут ми впізнали ліву частину формули sin 2α.

Приклад 2: якщо і , то .

Приклад 3: .

Зверни увагу: у довідці подано лише одну формулу для cos 2α — через різницю квадратів. Інші дві форми ( і ) можна отримати, якщо замінити на або на за допомогою основної тотожності. Їх у довідці немає, але на НМТ вони можуть знадобитися.

Формули зведення з довідки

У довідці НМТ є шість формул зведення, які дають змогу обчислити тригонометричні функції кутів II чверті (від 90° до 180°) через функції гострого кута. Ось вони:

Формула

Результат

sin(90° + α)

cos α

cos(90° + α)

−sin α

tg(90° + α)

−1/tg α

sin(180° − α)

sin α

cos(180° − α)

−cos α

tg(180° − α)

−tg α

Зверни увагу: у довідці ці формули записано в градусах. У радіанах вони виглядають так само: , , тощо.

Як застосовувати: приклади

Кут 135° лежить у II чверті. Його можна звести двома способами:

  • За формулою sin(180° − α): .

  • За формулою sin(90° + α): .

Обидва способи дають однаковий результат — це гарна перевірка.

Кут 120°: .

Кут 150°: .

У радіанах: .

Межі застосування

Формулами зведення з довідки можна скористатися лише для кутів II чверті — від 90° до 180°. Для кутів III чверті (180° – 270°) і IV чверті (270° – 360°) формул у довідці немає. Наприклад, cos 210° або sin 300° за самою довідкою не знайти — для цього потрібно знати додаткові формули зведення напам'ять.

Чого в тригонометрії довідки немає

Довідка НМТ з тригонометрії містить лише базові формули. Багато важливих співвідношень у ній відсутні — їх треба знати напам'ять. Розгляньмо, чого саме немає.

Формули додавання

У довідці немає формул додавання:

Хоча програма НМТ (тема 1.3) ці формули вимагає, у довідці їх немає. Без них не обчислити, наприклад, sin 75° = sin(45° + 30°) або cos 15° = cos(45° − 30°).

Формули зведення для інших чвертей

Довідка дає формули зведення лише для 90° + α і 180° − α, тобто для II чверті. А ось чого в ній немає:

  • Для 180° + α (III чверть): sin(180° + α) = −sin α, cos(180° + α) = −cos α

  • Для 270° ± α (III–IV чверті): sin(270° − α) = −cos α, cos(270° + α) = sin α

  • Для 360° − α (IV чверть): sin(360° − α) = −sin α, cos(360° − α) = cos α

  • Для від'ємного кута −α: sin(−α) = −sin α, cos(−α) = cos α

Наприклад, cos 210° або sin 300° за самою довідкою не знайти. Для цього потрібно або знати відповідні формули зведення напам'ять, або скористатися одиничним колом.

Загальні формули розв'язків рівнянь

У довідці є таблиця значень, але немає загальних формул для розв'язування тригонометричних рівнянь:

  • : ,

  • : ,

  • : ,

Також відсутні формули пониження степеня (, ) і котангенс. Усе це вивчають напам'ять у юніті «Формули алгебри й тригонометрії, яких немає в довідці НМТ».

Розбираємо завдання

Приклад 1. Обчислення виразу з кутами II чверті

Завдання: Обчисліть .

Розв'язання крок за кроком:

  • Кут 150° лежить у II чверті. За формулою зведення sin(180° − α): .

  • Кут 135° лежить у II чверті. За формулою tg(180° − α): .

  • Підставляємо: .

Відповідь: 0.

Чому інші варіанти неправильні:

  • Варіант 2 — якщо помилково взяти tg 135° = 1 (забути мінус): 2·1/2 + 1 = 2.

  • Варіант √3 − 1 — якщо помилково взяти sin 150° = √3/2 (переплутати з sin 60°).

  • Варіант −2 — якщо взяти sin 150° = −1/2 (хибний знак: у II чверті синус додатний): 2·(−1/2) + (−1) = −2.

  • Варіант 1 — якщо пропустити доданок tg 135° або взяти його рівним 0: 2·1/2 = 1.

Приклад 2. Відповідність виразів і значень

Завдання: Установіть відповідність між виразом (1–3) і його значенням (А–Д).

Вираз 1:

Вираз 2:

Вираз 3:

Варіанти значень: А) 1/2; Б) √2/2; В) √3/2; Г) 1; Д) 0.

Розв'язання:

  • Вираз 1 — це . Відповідає варіанту В.

  • Вираз 2 — це . Відповідає варіанту Б.

  • Вираз 3 — це основна тригонометрична тотожність, значення 1. Відповідає варіанту Г.

Відповідь: 1 → В, 2 → Б, 3 → Г.

Приклад 3. Знаходження tg α за cos α і чвертю

Завдання: Відомо, що і . Знайдіть tg α.

Розв'язання крок за кроком:

  • Кут α лежить у II чверті, тому sin α > 0, cos α < 0, tg α < 0.

  • За основною тотожністю: .

  • (беремо +, бо в II чверті sin > 0).

  • .

Відповідь: −2,4.

Чому інші варіанти неправильні:

  • 2,4 — забули знак мінус (не врахували, що cos α від'ємний).

  • −5/12 — перевернули дріб (обчислили cos α / sin α замість sin α / cos α).

  • 12/13 — це значення sin α, а не tg α.

  • −12/13 — теж sin α, але з мінусом (хоча sin у II чверті додатний).

Приклад 4. Спрощення виразу з формулами зведення

Завдання: Спростіть .

Розв'язання крок за кроком:

  • За формулою зведення: .

  • За формулою зведення: .

  • Сума: .

Відповідь: 0.

Чому інші варіанти неправильні:

  • 2cos α — якщо забути мінус у cos(180° − α) і взяти його як cos α.

  • −2cos α — якщо помилково взяти sin(90° + α) = −cos α.

  • sin α − cos α — якщо переплутати формули зведення.

  • 2sin α — якщо неправильно застосувати обидві формули.

Типові помилки й пастки

  • Плутають sin і cos на одиничному колі: sin α — ордината y, cos α — абсциса x. Запам'ятай: синус «вертикальний», косинус «горизонтальний».

  • Із sin²α + cos²α = 1 беруть корінь лише зі знаком «+», не дивлячись на чверть. Насправді знак вибирають за чвертю: у II чверті sin > 0, cos < 0; у III чверті обидва від'ємні.

  • Гублять мінус у формулах зведення: пишуть cos(180° − α) = cos α замість −cos α. Перевіряй себе за одиничним колом: у II чверті cos від'ємний, тому результат має бути з мінусом.

  • tg(90° + α) записують як tg α, хоча в довідці −1/tg α. Це не те саме! Наприклад, для α = 45°: правильно tg 135° = −1/tg 45° = −1, а хибна формула дала б tg 45° = 1 — інший знак.

  • Плутають формули подвійного кута: пишуть cos 2α = 2cos α або sin 2α = 2sin α. Насправді cos 2α = cos²α − sin²α, а sin 2α = 2 sin α cos α.

  • tg 90° вважають рівним 0 або 1 — у таблиці записано «не існує». cos 90° = 0, а ділити на нуль не можна.

  • Шукають у довідці cos(α + β) чи формулу для 270° − α і витрачають час. Цих формул у довідці немає — їх треба знати напам'ять або виводити з одиничного кола.

Як це перевіряють на НМТ

Означення синуса, косинуса й тангенса числового аргументу, основні співвідношення, формули зведення, формули додавання та наслідки з них — це тема 1.3 програми НМТ з математики. Усі ці питання можуть з'явитися в тесті.

У демоваріанті НМТ-2026 завдання № 11 перевіряє вміння знаходити корені найпростішого тригонометричного рівняння на заданому проміжку. Це завдання з вибором однієї відповіді з п'яти, оцінюється в 0 або 1 бал. У довідці є таблиця значень, але загальних формул розв'язків тригонометричних рівнянь немає — їх треба знати напам'ять.

Завдання № 16 демоваріанта — це відповідність «логічні пари» про властивості функцій, серед яких може бути й тригонометрична. Кожна правильна пара дає 1 бал, максимум 3 бали.

Довідка в електронній формі дає одиничне коло, три тотожності (sin²α + cos²α = 1, tg α = sin α / cos α, 1 + tg²α = 1/cos²α), формули подвійного кута (sin 2α і cos 2α), шість формул зведення й таблицю значень для восьми кутів.

Стратегія на тесті

Якщо в завданні трапляється кут II чверті (від 90° до 180°), твоя стратегія:

  1. Визнач, чи є цей кут у таблиці значень. Якщо ні (наприклад, 120°, 135°, 150°), перейди до кроку 2.

  2. Зведи кут до гострого за формулою 180° − α (або 90° + α) — ці формули є в довідці.

  3. Знайди значення тригонометричної функції для гострого кута в таблиці.

  4. Постав знак «+» або «−» залежно від чверті: у II чверті sin > 0, cos < 0, tg < 0.

Для кутів III та IV чвертей довідка не допомагає формулами зведення — тут знадобляться знання, вивчені напам'ять.

Питання й відповіді

Чому tg 90° не існує?

Тангенс — це відношення sin α до cos α. Для кута 90° маємо sin 90° = 1, cos 90° = 0. Ділення на нуль не визначене, тому tg 90° не існує. Те саме стосується tg 270°, де cos 270° = 0. У довідці на місці тангенса для цих кутів стоїть позначка «не існує».

Як знайти sin 135°, якщо цього кута немає в таблиці?

Кут 135° лежить у II чверті. Скористайся формулою зведення з довідки: sin(180° − α) = sin α. Тут 135° = 180° − 45°, тому sin 135° = sin 45° = √2/2. Можна також за формулою sin(90° + α) = cos α: sin 135° = sin(90° + 45°) = cos 45° = √2/2. Обидва способи дають однаковий результат.

Як вибрати знак sin α, якщо з тотожності виходить «±»?

Основна тотожність sin²α + cos²α = 1 дає лише квадрат синуса. Коли добуваєш корінь, отримуєш два значення: + і −. Який саме знак узяти — підказує чверть, у якій лежить кут α. У I чверті sin > 0, у II чверті sin > 0, у III чверті sin < 0, у IV чверті sin < 0. Довідка знака не дає — це твоя відповідальність.

Чи можна за довідкою знайти cos 210°?

Ні. Кут 210° лежить у III чверті, а формули зведення в довідці дано лише для 90° + α і 180° − α, тобто для II чверті. Щоб знайти cos 210°, потрібно знати формулу зведення для 180° + α (cos(180° + α) = −cos α) або для 270° − α — цих формул у довідці немає. Їх треба вивчити напам'ять.

Чому в довідці лише одна формула cos 2α?

У довідці подано cos 2α = cos²α − sin²α. Інші дві форми — 1 − 2sin²α і 2cos²α − 1 — можна отримати з неї за допомогою основної тотожності sin²α + cos²α = 1. Якщо замінити cos²α на 1 − sin²α, отримаєш 1 − 2sin²α. Якщо замінити sin²α на 1 − cos²α, отримаєш 2cos²α − 1. У довідці вирішили дати лише одну формулу, а решту — виводити.

Коротко: головне

  • На одиничному колі sin α = y, cos α = x, tg α = sin α / cos α.

  • Таблиця дає значення для 0, 30°, 45°, 60°, 90°, 180°, 270°, 360°; tg 90° і tg 270° не існує.

  • Знак після sin²α + cos²α = 1 вибирай за чвертю, у якій лежить кут.

  • У довідці sin 2α = 2 sin α cos α і лише одна форма cos 2α = cos²α − sin²α.

  • Формули зведення довідки — лише для 90° + α і 180° − α, тобто для кутів II чверті.

  • Формули додавання, інші формули зведення й розв'язки рівнянь — напам'ять.