Zanim zajmiemy się udowadnianiem tożsamości trygonometrycznych, warto zapoznać się z regułami dotyczącymi upraszczania wyrażeń trygonometrycznych. Zachęcam do przejrzenia: link do upraszczania.
Tożsamość trygonometryczna to równość, w której występują funkcje trygonometryczne. Równość ta jest prawdziwa dla każdego dopuszczalnego kąta (nieważne jaką nazwę ma ten kąt:
), dlatego na początku należy podawać założenie, które wyeliminuje przypadki np. dzielenia przez
.
Sprawdzanie, czy wyrażenie jest tożsamością polega na przekształcaniu jednej ze stron równości w taki sposób, aby otrzymać drugą stronę (kierunek: lewa – prawa lub prawa – lewa). Oto kilka w miarę uniwersalnych wskazówek, które pozwolą na sprawne udowadnianie tożsamości:
-
Warto zaczynać przekształcanie tożsamości od dłuższej strony, ponieważ mamy tu określone możliwości manewrowania (dłuższa strona w krótszą) niż w przypadku krótkiego wyrażenia (krótsza strona w dłuższą), gdzie możliwości te są nieograniczone, ale znacznie trudniejsze do wymyślenia.
-
Na początku pozbywamy się nawiasów po danej stronie, wymnażając kolejno składniki lub jeżeli to możliwe korzystając ze wzoru skróconego mnożenia.
-
Po każdym przekształceniu, które wykonamy należy zwracać uwagę, czy nie otrzymaliśmy konkretnego wzoru np. jedynki trygonometrycznej
lub jej przekształceń:
,
,
,
oraz
,
,
. W przypadku jedynki trygonometrycznej staramy się ją „zwinąć”, a nie rozkładać na sinus i cosinus, bo wyrażenie może się rozrosnąć do ogromnych rozmiarów, oczywiście istnieją wyjątki.
-
Przekształcając konkretną stronę cały czas należy zwracać uwagę na to do czego mamy dojść – czyli na drugą stronę tożsamości:
-
jeżeli po przekształcanej stronie występują dwa ułamki, a po drugiej jeden ułamek należy sprowadzić obydwa ułamki do wspólnego mianownika tym samym otrzymując jeden
-
jeżeli po przekształcanej stronie występuje jeden ułamek, a po drugiej stronie dwa to należy je rozdzielić analogicznie jak wykonuje się to na prostszych liczbach np.
-
jeżeli przekształcana strona zawiera tangensy lub cotangensy, a po stronie, którą mamy otrzymać nie występują to likwidujemy je korzystając ze wzorów
oraz
,
-
jeżeli przekształcana strona zawiera tangensy lub cotangensy, a po stronie, którą mamy otrzymać występują również wyłącznie tangensy i cotangensy, to nie ma sensu zamieniać je na sinusy i cosinusy (oczywiście istnieje taka możliwość, ale przykład znacznie się skomplikuje), zamieniamy wszystko na tangensy lub cotangensy korzystając ze wzorów
lub
.
Czasem pojawia się dylemat dotyczący kolejności postępowania - mianowicie czy najpierw rozkładać jeden ułamek na dwa ułamki czy pozbyć się tangensów lub cotangensów zamieniając je na sinusy i cosinusy. Z reguły najkrótszą drogą jest rozbicie na dwa ułamki, a później likwidacja tangensów lub cotangensów.
Poniżej znajdują się przykłady udowadniania tożsamości trygonometrycznych. Jeżeli ktoś ma inne pomysły na rozwiązania i dają one pożądany wynik, to są one jak najbardziej prawidłowe.
Przykład 1 [kliknij aby rozwinąć]
Przykład 2 [kliknij aby rozwinąć]
Przykład 3 [kliknij aby rozwinąć]
Przykład 4 [kliknij aby rozwinąć]
Przykłady – 1 – 5 (red. A. Cewe i H. Nahorska, Matematyka – zbiór zadań dla klasy 1. Kształcenie w zakresie podstawowym, Wydawnictwo Podkowa 2008, str. 23-24, zad. 2.37) ISBN 978-83-88299-37-7
|