בשיעור זה נסיק מתוך הגדרות הסינוס והקוסינוס על מעגל היחידה את שלוש הזהויות הבסיסיות: sin2x+cos2x=1,sin(2π−x)=cosx ו-cos(2π−x)=sinx, ונתרגל את יישומן.
הזהויות הטריגונומטריות הבסיסיות
מבוא
אחרי שהגדרנו את הסינוס, הקוסינוס והטנגנס על מעגל היחידה, נגלה שביניהם מתקיימים קשרים קבועים — זהויות שמתקיימות לכל ערך של x. שלוש הזהויות הבסיסיות שנלמד נובעות ישירות מהגאומטריה של מעגל היחידה.
מטרות השיעור
להכיר ולהוכיח את זהות פיתגורס: sin2x+cos2x=1.
להכיר ולהוכיח את זהויות הקו-פונקציה: sin(2π−x)=cosx ו-cos(2π−x)=sinx.
ליישם את הזהויות לחישוב ערכים ולפישוט ביטויים.
להבחין בין הזהות 2π−x לבין הסימטריה של -x.
הרעיון המרכזי
זהות פיתגורס
הנקודה המתאימה ל-x היא (cosx,sinx), והיא נמצאת על מעגל היחידה שמשוואתו x2+y2=1. הצבת השיעורים נותנת:
cos2x+sin2x=1,כלומרsin2x+cos2x=1.
זהות זו מתקיימת לכל x, והיא מאפשרת למצוא פונקציה אחת מתוך השנייה (עד כדי סימן).
בדיקה מהירה
מהי הזהות הטריגונומטרית הבסיסית (זהות פיתגורס) המקשרת בין סינוס לקוסינוס?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
בדיקה מהירה
איזו עובדה מוכיחה ישירות את הזהות sin2x+cos2x=1?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
זהויות הקו-פונקציה
הנקודה של 2π−x היא השיקוף של הנקודה של x ביחס לישר y=x. שיקוף כזה מחליף בין שיעור ה-x לשיעור ה-y. לכן אם הנקודה של x היא (cosx,sinx), הנקודה של 2π−x היא (sinx,cosx). מכאן:
sin(2π−x)=cosxcos(2π−x)=sinx.
שימו לב: ריבועים, וסימן השורש
בזהות פיתגורס מופיעים ריבועים: sin2x+cos2x=1, ולא sinx+cosx.
כשמחלצים פונקציה מהשנייה מקבלים ±: sinx=±1−cos2x. הסימן נקבע לפי הרביע שבו נמצאת הנקודה.
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: מציאת סינוס מקוסינוס
נתון cosx=0.6 ו-x ברביע הראשון. מצאו את sinx
sinx=1−0.62=0.64=0.8
1
שלב 1 — זהות פיתגורס
sin2x=1−cos2x=1−0.36=0.64.
דוגמה 2: זהות קו-פונקציה
פשטו: sin(2π−x)
sin(2π−x)=cosx
1
שלב 1 — מזהים את הזהות
sin(2π−x)=cosx.
נכון או לא נכון
נכון או לא נכון: מתקיימת הזהות sin(2π−x)=cosx.
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 3: זהות קו-פונקציה שנייה
פשטו: cos(2π−x)
cos(2π−x)=sinx
1
שלב 1 — מזהים את הזהות
cos(2π−x)=sinx.
בדיקה מהירה
למה שווה cos(2π−x)?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 4: שילוב שתי זהויות
x ברביע הראשון ו-sinx=0.6. מצאו את sin(2π−x)
sin(2π−x)=cosx=1−0.62=0.8
1
שלב 1 — קו-פונקציה
sin(2π−x)=cosx.
דוגמה 5: אימות זהות בנקודה מיוחדת
ודאו ש-sin2x+cos2x=1 עבור x=2π
sin2(2π)+cos2(2π)=1+0=1
1
שלב 1 — ערכים
הנקודה של 2π היא (0,1):sin(2π)=1,cos(2π)=0.
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: שוכחים את הריבועים בזהות פיתגורס
לדוגמה ב-x=2π: sin+cos=1+0=1, אבל ב-x אחר זה נכשל. רק sin2+cos2=1 תמיד.
למה זה קורה?
תלמידים כותבים sinx+cosx=1 במקום sin2x+cos2x=1.
איך מתקנים?
הזהות היא על הריבועים: sin2x+cos2x=1. הסכום הפשוט sinx+cosx אינו שווה 1 בדרך כלל.
טעות נפוצה: מתעלמים מהסימן בחילוץ שורש
אם cosx=0.6 אז sinx=0.8 או sinx=−0.8 — תלוי ברביע.
למה זה קורה?
תלמידים כותבים sinx=1−cos2x בלי ±.
איך מתקנים?
sinx=±1−cos2x. הסימן נקבע לפי הרביע: ברביע הראשון והשני sinx>0, בשלישי וברביעי sinx<0.
טעות נפוצה: מחליפים בין זהויות הקו-פונקציה
sin(2π−x)=cosx — סינוס הופך לקוסינוס, לא נשאר סינוס.
למה זה קורה?
תלמידים כותבים sin(2π−x)=sinx במקום cosx.
איך מתקנים?
הזהויות מחליפות בין הפונקציות: sin(2π−x)=cosx, ו-cos(2π−x)=sinx.
טעות נפוצה: מבלבלים בין 2π−x לבין −x
cos(−x)=cosx (סימטריה), אבל cos(2π−x)=sinx (קו-פונקציה) — זהויות שונות לגמרי.
למה זה קורה?
תלמידים מערבבים את זהות הקו-פונקציה עם זהות הסימטריה.
איך מתקנים?
−x נותן סימטריה: sin(−x)=−sinx,cos(−x)=cosx.2π−x נותן קו-פונקציה: sin(2π−x)=cosx,cos(2π−x)=sinx.
סיכום
מה למדנו?
שלוש הזהויות הבסיסיות, כולן מתוך גאומטריית מעגל היחידה:
פיתגורס:sin2x+cos2x=1 (מתוך x2+y2=1).
קו-פונקציה:sin(2π−x)=cosx (מתוך שיקוף ביחס ל-y=x).
קו-פונקציה:cos(2π−x)=sinx.
זכרו:
בזהות פיתגורס יש ריבועים, וחילוץ שורש דורש בחירת סימן לפי הרביע.
2π−x (קו-פונקציה) שונה מ--x (סימטריה).
כל הכבוד! השלמתם את היחידה על הפונקציות הטריגונומטריות ומעגל היחידה.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי להתאמן על הזהויות הטריגונומטריות הבסיסיות!