פונקציית הטנגנס והקשר tan x = sin x / cos x
מבוא
הכרנו את הסינוס והקוסינוס כשיעורי נקודה על מעגל היחידה. עכשיו נוסיף פונקציה שלישית — הטנגנס — שמוגדרת באמצעות הישר המשיק למעגל בנקודה (1,0). מכאן גם שמה. נראה שהפונקציה החדשה קשורה קשר הדוק לשתי הקודמות.
מטרות השיעור
- להגדיר את באמצעות הישר המשיק למעגל היחידה בנקודה (1,0).
- לזהות היכן הטנגנס אינו מוגדר (כאשר ) ואת האסימפטוטות בגרף.
- להבין שמחזור הטנגנס הוא (ולא ).
- להוכיח בעזרת דמיון משולשים את הקשר .
הרעיון המרכזי
הגדרת הטנגנס דרך הישר המשיק
הישר המשיק למעגל היחידה בנקודה (1,0) הוא הישר האנכי x = 1.
נתון מספר x שנקודתו על המעגל היא . נעביר את הקרן מהמרכז O דרך P ונאריך אותה עד שתפגוש את הישר x=1 בנקודה T=(1,\,t).
ההגדרה: — שיעור ה-y של נקודת המפגש על המשיק.
כיצד מגדירים גאומטרית את באמצעות מעגל היחידה?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
היכן הטנגנס אינו מוגדר
כאשר (בנקודות (0,1) ו-(0,-1)), הקרן מהמרכז אנכית — מקבילה לישר x=1 — ולכן אינה פוגשת אותו. שם הטנגנס אינו מוגדר: בגרף הטנגנס יש שם אסימפטוטות אנכיות.
נכון או לא נכון: הפונקציה אינה מוגדרת ב-, מכיוון ש-.
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
מחזור הטנגנס
הוספת שולחת את לנקודה הנגדית . היחס לא משתנה: לכן מחזור הטנגנס הוא — חצי מהמחזור של הסינוס והקוסינוס.
ההוכחה: tan x = sin x / cos x
דמיון משולשים
נתבונן בשני משולשים ישרי-זווית בעלי קודקוד משותף במרכז O:
- המשולש הקטן — מ-O אל : ניצב אופקי וניצב אנכי .
- המשולש הגדול — מ-O אל : ניצב אופקי 1 וניצב אנכי .
שני המשולשים חולקים את הזווית ב-O ושניהם ישרי-זווית, ולכן הם דומים. היחס בין הניצב האנכי לאופקי שווה בשניהם.
הוכיחו:
שלב 1 — מזהים שני משולשים דומים
מהו הקשר בין הטנגנס לסינוס ולקוסינוס?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
בהוכחת הקשר משתמשים בשני משולשים ישרי-זווית דומים: המשולש הקטן שניצביו אופקי) ו-אנכי), והמשולש הגדול שניצביו 1 (אופקי, מהמרכז עד הישר ו-אנכי). איזו פרופורציה נובעת מהדמיון?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: טנגנס בנקודה מיוחדת
חשבו את
שלב 1 — ערכים
דוגמה 2: טנגנס של 45° (π/4)
חשבו את
שלב 1 — מיקום הנקודה
דוגמה 3: מנקודה נתונה
הנקודה על מעגל היחידה. חשבו את
שלב 1 — מזהים
דוגמה 4: היכן הטנגנס אינו מוגדר
הסבירו מדוע אינו מוגדר
שלב 1 — הנקודה
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: חושבים שהטנגנס מוגדר לכל x
אינו מוגדר — המכנה .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: הופכים את היחס
— לא .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: חושבים שמחזור הטנגנס הוא
— המחזור הוא , חצי מהמחזור של ו-.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: טועים בזיהוי הצלעות המתאימות בדמיון
— מתאימים אנכי לאנכי ואופקי לאופקי.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
סיכום
מה למדנו?
- הגדרה גאומטרית: = שיעור ה-y של נקודת המפגש של הקרן OP עם הישר המשיק x=1.
- הקשר המוכח: — בעזרת דמיון משולשים.
- אי-הגדרה: ב- (כאשר ), עם אסימפטוטות בגרף.
- מחזור: (ולא ).
מצוין! עכשיו שלוש הפונקציות הטריגונומטריות הבסיסיות בידיכם, ואתם יודעים גם להוכיח את הקשר ביניהן.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי להתאמן על הגדרת הטנגנס ועל הקשר tan x = sin x / cos x!