NEW
Kategoria-Matematyka Kategoria-Statystyka Kategoria-Korepetycje
Kategoria-Matematyka.Podkategoria-PrzydatneWzory Kategoria-Matematyka.Podkategoria-Gimnazjum Kategoria-Matematyka.Podkategoria-Liceum Kategoria-Matematyka.Podkategoria-Studia Kategoria-Statystyka.Podkategoria-Wzory Kategoria-Statystyka.Podkategoria-StatystykaOpisowa Kategoria-Statystyka.Podkategoria-Wnioskowanie Kategoria-Statystyka.Podkategoria-Testy Kategoria-Korepetycje.Podkategoria-Matematyka Kategoria-Korepetycje.Podkategoria-Statystyka
  

Upraszczanie wyrażeń trygonometrycznych często bywa problem. Postaram się podać kilka w miarę uniwersalnych wskazówek, które pomogą sprytnie dokonać przekształceń.

Podstawa to znajomość wzorów:

- „jedynka trygonometryczna” (starajmy się raczej zwijać do , a nie rozkładać ją na i , bo przykład zamiast się uprościć rozbuduje się – wykonujmy rozbijanie w ostateczności, gdy nie mamy innego pomysłu)

oraz jej przekształcenia czyli lub . Jeżeli zatem w przykładzie pojawi się lub to będzie można zapisać oba wyrażenia używając przekształceń jedynki trygonometrycznej:

  • iloczyn tangensa i cotangensa tego samego kąta zawsze wynosi :

    Przekształcenia wzoru oraz gdy będziemy potrzebowali zapisać tangens za pomocą cotangensa lub odwrotnie.

  • zamiana tangensa i cotangensa na sinus i cosinus: oraz

Kolejna kwestia to zapisy

Warto pamiętać:

Trzy pierwsze zapisy w każdym przypadku są równoważne, ale już trzeci nie, bo gdy zapomnimy/ nie napiszemy nawiasu to nie podniesiemy samego sinusa / cosinusa / tangensa / cotangensa do potęgi, ale kąt . Podobnie ma się sprawa z zapisem jakichkolwiek innych potęg.

Działania na funkcjach trygonometrycznych przypominają do złudzenia operacje na ułamkach (zwłaszcza gdy pojawiają się kreski ułamkowe) i wyrażeniach algebraicznych. Można je dodawać, odejmować, mnożyć, dzielić, skracać.

Przykłady dodawania i odejmowania:

analogicznie jak przy normalnych wyrażeniach algebraicznych:

analogicznie jak przy zwykłych wyrażeniach algebraicznych:

Tak więc tangens do kwadratu to nie to samo co sam tangens, tak jak i , dotyczy to też innych funkcji trygonometrycznych.

Przykłady mnożenia i dzielenia:

analogicznie jak na zwyczajnych wyrażeniach algebraicznych:

analogicznie jak na zwyczajnych wyrażeniach algebraicznych:

Czasami pojawia się również problem zapisu różnych działań, w których pojawiają się kreski ułamkowe np. przy mnożeniu lub dzieleniu wtedy bardzo pomaga zapis , ponieważ jakakolwiek liczba podzielona przez nie ulega zmianie. Dzięki temu wiemy jakie składniki mamy wymnożyć, bo widać co jest na górze, a co na dole.

Przykłady:

Wreszcie ostatnia sprawa do wyjaśnienia to sprowadzanie do wspólnego mianownika dwóch ułamków złożonych z funkcji trygonometrycznych.

Wykonuje się to tak jak na zwykłych liczbach – a więc na początku najprościej zrobimy mnożąc mianowniki z obydwu ułamków :

Mamy już wspólny mianownik, teraz oczywiście trzeba uzupełnić liczniki w nowych ułamkach.

Najprościej można zrobić to w następujący sposób – najpierw przepisujemy liczniki ze starych ułamków

i porównujemy stary mianownik z nowym mianownikiem każdego ułamka zastanawiając się jaki składnik jest nowy:

Przedostatni etap to domnożenie każdego nowego elementu z mianownika w liczniku w każdym z ułamków:

To tak jak z małymi dziećmi, skoro jednemu dasz nową zabawkę to drugie też musi dostać identyczną aby nie było kłótni i awantur. Nasze dzieci mają nietypowe imiona Mianownik i Licznik ;).

Ostatni etap to zapisanie wszystkiego na jednej kresce ułamkowej:

I na koniec w miarę uniwersalna instrukcja obsługi pozwalająca upraszczać wyrażenia trygonometryczne. Czytamy po kolei i wprowadzamy w życie.

  1. Na samym początku - jeżeli w przykładzie występują nawiasy to należy się ich pozbyć poprzez wymnożenie składników lub jeżeli jest to wzór skróconego mnożenia należy skorzystać z odpowiedniego wzoru.

  2. Jeżeli w przykładzie nie ma nawiasów lub właśnie się ich pozbyliśmy to zawsze sprawdzamy czy nie otrzymaliśmy konkretnych wzorów o których wspomniano na samym początku, a więc jedynka trygonometryczna lub jej przekształcenia itp.

  3. Zawsze po każdym przekształceniu sprawdzamy czy nie otrzymaliśmy wzorów podanych na początku.

  4. Jeżeli w przykładzie występują tangensy lub cotangensy wraz z sinusami lub cosinusami to korzystamy ze wzorów oraz aby się ich pozbyć. Jeżeli występują same tangensy i cotangensy to nie rozbijamy ich na sinusy lub cosinusy – korzystamy raczej ze wzorów oraz . Decydujemy się: albo wszystko zamieniamy na tangensy albo na cotangensy.

  5. Gdy w przykładzie występują kreski ułamkowe czyli ułamki lub gdy pojawiają one po zamianie tangensów lub cotangensów na sinusy lub cosinusy to wszystkie nowo powstałe ułamki trzeba wbić na jedną kreskę, a więc sprowadzić do wspólnego mianownika.

  6. W sytuacji gdy nie możemy zastosować poprzednich punktów być może trzeba powtarzający się element wyciągnąć przed nawias, wówczas być może w nawiasie otrzymamy jeden z podstawowych wzorów. Jeżeli nie zadziała to być może trzeba pomyśleć o ukrytym w przykładzie wzorze skróconego mnożenia.

  7. Gdy nie zadziała żaden z poprzednich punktów to przykład wymaga zastanowienia i kombinowania. Z reguły nietypowe przykłady wymagają wprawy w upraszczaniu, a więc pozostaje ćwiczenie :).

Przykład 1

[kliknij aby rozwinąć]

Korzystamy ze wzoru na cotangens kąta i otrzymujemy:

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 2

[kliknij aby rozwinąć]

W tym przykładzie należy sprytnie wyciągnąć przed nawias:

Przykład 3

[kliknij aby rozwinąć]

Skorzystamy ze wzoru na tangens kąta :

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ jakakolwiek liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 4

[kliknij aby rozwinąć]

Znów korzystamy ze wzoru na cotangens kąta i otrzymujemy:

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 5

[kliknij aby rozwinąć]

Skorzystamy ze wzoru na tangens kąta :

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 6

[kliknij aby rozwinąć]

Korzystamy ze wzoru na cotangens kąta otrzymując:

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 7

[kliknij aby rozwinąć]

W nawiasie ukryta jest przekształcona jedynka trygonometryczna , zatem otrzymujemy:

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 8

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów wymnażając kolejno składniki:

Zamieniając kolejność w drugiej części wyrażenia otrzymaliśmy , teraz skorzystamy ze wzoru w celu pozbycia się cotangensa:

Dla ułatwienia obliczeń zastosowano zapis oraz , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie.

Przykład 9

[kliknij aby rozwinąć]

Pierwszy krok to rozpisanie cotangensa ze wzoru :

Teraz wciągniemy jedynkę na ułamek sprowadzając ją do wspólnego mianownika:

Przykład 10

[kliknij aby rozwinąć]

Pierwszy krok to likwidacja nawiasów zgodnie ze wzorem skróconego mnożenia , gdzie oraz :

Teraz zmienimy kolejność składników co oczywiście nic nie zmieni, ale pozwoli nam zauważyć pewne własności tzn. jeżeli w przykładzie występuje i to warto napisać je obok siebie o ile oczywiście jest to możliwe. Dokonamy również redukcji wyrazów podobnych:

Przykład 11

[kliknij aby rozwinąć]

W tym przypadku pierwszą czynnością, jaką wykonamy będzie likwidacja nawiasów. Po prostu będziemy wymnażać kolejno składniki:

W przykładzie nie widać nic nadzwyczajnego np. przekształconej jedynki trygonometrycznej, zaś rozkładanie i tak nic nie da, zatem mamy już ostateczny wynik.

Przykład 12

[kliknij aby rozwinąć]

W przykładzie występuje cotangens, który zostanie rozpisany zgodnie ze wzorem :

Zgodnie z koniecznością działań wykonamy mnożenie, dla ułatwienia rachunków zastosujemy zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie:

Przykład 13

[kliknij aby rozwinąć]

Zaczniemy tradycyjnie od zamiany tangensa ze wzoru :

Teraz sprowadzimy w wspólnego mianownika elementy z licznika dużego ułamka stosując dla ułatwienia rachunków zapis :

Teraz pozbędziemy piętrowego ułamka zastępując główną kreskę ułamkową znakiem dzielenia i zamieniając na mnożenie. Dla ułatwienia rachunków zastosowano zapis , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie :

Właściwie można już skracać w mnożeniu, ale uwaga!!! - w liczniku pierwszego mianownika jest znak dodawania między liczbami, więc najpierw wyciągnijmy sinus przed nawias zamykając tym samym dodawanie w nawiasie – i dopiero wtedy można skracać:

W obu ułamkach otrzymaliśmy wspólny mianownik, zatem zapisujemy wszystko na jednej kresce:

Przykład 14

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

Podnosimy elementy w nawiasie do kwadratu i pozbywamy się piętrowego ułamka zastępując główna kreskę ułamkową znakiem i zamieniając dzielenie na mnożenie:

Dla ułatwienia rachunków zastosujemy zapis oraz :

Obydwa ułamki na końcu mają wspólny mianownik zatem możemy zapisać wszystko na jednej kresce ułamkowej:

Teraz trzeba w liczniku powstałego ułamka wyciągnąć przed nawias, bo nie możemy inaczej postąpić, a tym bardziej odjąć zmiennych o różnych potęgach:

W nawiasie powstała „prawie” przekształcona jedynka trygonometryczna postaci: - niestety nie zgadzają się nam znaki. Przepis jest prosty w takich przypadkach należy wyciągnąć minus przez nawias, co zmieni znaki w nawiasie na przeciwne. Dla wygody wrzucimy wyciągnięty minus przed :

W ułamku nie występuje ani mnożenie ani dodawanie, zatem można bez obaw skracać:

Przykład 15

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów. Przyjrzyjmy się ich zawartości – różnią się tylko jednym znakiem, można więc zastosować wzór skróconego mnożenia: . Oczywiście nic się nie stanie, jeżeli nie zauważymy tego wzoru, można po prostu wymnażać kolejno składniki – i tak otrzymamy to samo.

Przykład 16

[kliknij aby rozwinąć]

W liczniku występuje sinus podniesiony do kwadratu można go zamienić zgodnie ze wzorem :

W liczniku mamy do czynienia z wyrażeniem, które można rozpisać ze wzoru skróconego mnożenia i na końcu skrócić:

Przykład 17

[kliknij aby rozwinąć]

W liczniku występuje przekształcona jedynka trygonometryczna

Przykład 18

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku zamienimy tangens ze wzoru i spróbujemy stworzyć jeden ułamek sprowadzając oba wyrażenia do wspólnego mianownika:

Przykład 19

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku zamienimy cotangens ze wzoru i spróbujemy stworzyć jeden ułamek sprowadzając oba wyrażenia do wspólnego mianownika:

Jak widać wspólny mianownik nie został wymnożony, warto z tym zaczekać, ponieważ czasem takie postępowanie powoduje, że często nie zauważamy możliwości skracania w nowo powstałym mianowniku. Dzięki temu w końcówce przykładu bezproblemowo skrócono licznik z mianownikiem.

Przykład 20

[kliknij aby rozwinąć]

W przykładzie nie widać ani przekształconej jedynki trygonometrycznej ani innych własności, także pierwszym krokiem będzie tu sprowadzenie obu ułamków do wspólnego mianownika:

Jak widać wspólny mianownik nie został wymnożony, warto z tym zaczekać, ponieważ czasem zbyt szybkie pozbycie się nawiasów w nowo powstałym mianowniku powoduje, że często nie zauważamy możliwości skracania. Dzięki temu w końcówce przykładu po wyciągnięciu przed nawias bezproblemowo skrócono licznik z mianownikiem.

Z kolei wyrażenie , które powstało w liczniku w jednym z ułamków po sprowadzeniu do wspólnego mianownika oczywiście nie musi być koniecznie potraktowane wzorem skróconego mnożenia – można je wymnożyć „na piechotę” i tak otrzymamy ten sam wynik:

Jednak warto zauważać takie rzeczy, ponieważ usprawniają i skracają one liczenie - a więc dwa identyczne nawiasy wymnożone przez siebie można potraktować jak wzór skróconego mnożenia.

Przykład 21

[kliknij aby rozwinąć]

Pierwszy etap to pozbycie się nawiasów wymnażając kolejno składniki:

Teraz skorzystamy z własności potęg, gdy pomiędzy kolejnymi składnikami występuje znak mnożenia i wykładniki są identyczne (w tym przypadku ) można zastosować wzór :

Pozbędziemy się teraz cotangensa korzystając ze wzoru :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 22

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów kolejno wymnażając przez siebie ich elementy i sprawdzając, czy nie można skorzystać z własności funkcji trygonometrycznych:

Teraz pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma wątpliwości, jak należy wymnażać ułamki.

Przykład 23

[kliknij aby rozwinąć]

W liczniku można skorzystać z przekształconej jedynki trygonometrycznej i zamienić :

W liczniku mamy do czynienia z wyrażeniem, które można rozpisać ze wzoru skróconego mnożenia i na końcu skrócić:

Przykład 24

[kliknij aby rozwinąć]

W liczniku można skorzystać z przekształconej jedynki trygonometrycznej i zamienić :

W liczniku mamy do czynienia z wyrażeniem, które można rozpisać ze wzoru skróconego mnożenia i na końcu skrócić:

Przykład 25

[kliknij aby rozwinąć]

W liczniku znów występuje przekształcona jedynka trygonometryczna, dzięki której licznik można zapisać jako sinus podniesiony do kwadratu zgodnie ze wzorem:

Przykład 26

[kliknij aby rozwinąć]

Właściwie w liczniku i mianowniku nie widać przekształconej jedynki trygonometrycznej ani innych ciekawych własności, ale przejrzymy się licznikowi – można wyciągnąć sinus przed nawias, podobnie w mianowniku można wyciągnąć cosinus przed nawias. Dzięki temu otrzymamy przekształcenia jedynki trygonometrycznej:

Przykład 27

[kliknij aby rozwinąć]

Zamieńmy tangens zgodnie ze wzorem :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 28

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów. Przyjrzyjmy się ich zawartości – różnią się tylko jednym znakiem, można więc zastosować wzór skróconego mnożenia: . Oczywiście nic się nie stanie, jeżeli nie zauważymy tego wzoru, można po prostu wymnażać kolejno składniki – i tak otrzymamy to samo.

Przykład 29

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów wymnażając kolejno składniki:

Nie widać tu możliwości skorzystania z podstawowych wzorów i uproszczenia na tym etapie, zatem kolejny krok to zamiana tangensa i cotangensa zgodnie ze wzorami oraz :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 30

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów. Przyjrzyjmy się ich zawartości – różnią się tylko jednym znakiem, można więc zastosować wzór skróconego mnożenia: . Oczywiście nic się nie stanie, jeżeli nie zauważymy tego wzoru, można po prostu wymnażać kolejno składniki – i tak otrzymamy to samo.

Tym razem nie będziemy szukać wspólnego mianownika, ponieważ dojdziemy do postaci w której trzeba będzie zastosować wzory redukcyjne (na poziomie podstawowym nie obowiązują) , a i tak wynik nie będzie mocno uproszczony. Rozbijemy z licznika w obu ułamkach korzystając z tradycyjnej jedynki trygonometrycznej :

Rozbijemy oba ułamki na mniejsze tak jak się to robi na prostych liczbach np. :

W przykładzie pojawiły się nawiasy, ponieważ przed drugim ułamkiem występuje minus zmieniający znaki, a rozkładając go na mniejsze ułamki możemy o nim zapomnieć.

Teraz skorzystamy z własności potęg, gdy pomiędzy kolejnymi składnikami występuje znak dzielenia w postaci kreski ułamkowej i wykładniki są identyczne (w tym przypadku ) można zastosować wzór :

Przykład 31

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 32

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku skorzystamy ze wzorów skróconego mnożenia w celu pozbycia się nawiasów:

Po redukcji wyrazów podobnych otrzymujemy wynik, możemy wyciągnąć przed nawias:

Przykład 33

[kliknij aby rozwinąć]

Czasami dobrym sposobem jest wyciągnięcie powtarzającego się elementu w przykładzie przed nawias - w tym przypadku . Należy sprawdzać, czy to się opłaca:

W tym przypadku jak najbardziej tak.

Przykład 34

[kliknij aby rozwinąć]

Spróbujmy wyciągnąć przed nawias, ponieważ ten element się powtarza:

Przykład 35

[kliknij aby rozwinąć]

Tradycyjnie pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 36

[kliknij aby rozwinąć]

W tym wyrażeniu przy przekształceniach trzeba wykazać się sprytem. Na początku pozbędziemy się grupując w nawias dwa pierwsze elementy co nic nie zmieni w wartości wyrażenia:

Teraz wyciągamy z nawiasu ile się da czyli :

Przykład 37

[kliknij aby rozwinąć]

W tym przypadku również należy umiejętnie dokonywać przekształceń aby nie skomplikować jeszcze bardziej wyrażenia. Na początku pozbędziemy się grupując w nawias dwa ostatnie elementy co nic nie zmieni w wartości wyrażenia:

Teraz wyciągamy przed nawias ile się da czyli :

Przykład 38

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów wymnażając kolejno składniki:

Po wymnożeniu nie pojawiły się znajome wzory pozwalające na uproszczenie wyrażenia, zatem kolejny krok to zamiana tangensa i cotangensa zgodnie ze wzorami oraz :

Dla ułatwienia obliczeń (aby nie pomylić się w skracaniu ułamków) zapisujemy oraz i skracamy:

Redukujemy wyrazy podobne pamiętając, że , bo mnożenia jest przemienne tak jak :

Kolejny etap to zauważenie rozwiniętego wzoru skróconego mnożenia i „zwinięcie” go do postaci :

Na koniec korzystając ze wzoru (jeżeli wyciągam pierwiastek kwadratowy z jakiegokolwiek wyrażenia podniesionego do kwadratu to otrzymujemy moduł z tego wyrażenia) otrzymujemy:

Przykład 39

[kliknij aby rozwinąć]

Ważna uwaga:

Jeżeli pod pierwiastkiem jest dodawanie lub odejmowanie między liczbami lub jakimikolwiek znakami NIE MOŻNA rozdzielić składników pod pierwiastkiem !!!

Na początku zamienimy tangens kąta według wzoru :

Jeżeli mamy do czynienia z dzieleniem (lub występuje kreska ułamkowa, która jest równoważna znakowi dzielenia) pod pierwiastkiem to można rozdzielać poszczególne składniki znajdujące się pod pierwiastkiem zgodnie ze wzorem :

Na koniec korzystając ze wzoru (jeżeli wyciągam pierwiastek kwadratowy z jakiegokolwiek wyrażenia podniesionego do kwadratu to otrzymujemy moduł z tego wyrażenia) otrzymujemy:

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 40

[kliknij aby rozwinąć]

Ważna uwaga:

Jeżeli pod pierwiastkiem jest dodawanie lub odejmowanie między liczbami lub jakimikolwiek znakami NIE MOŻNA rozdzielić składników pod pierwiastkiem !!!

Na początku zamienimy cotangens kąta według wzoru :

Jeżeli mamy do czynienia z dzieleniem (lub występuje kreska ułamkowa, która jest równoważna znakowi dzielenia) pod pierwiastkiem to można rozdzielać poszczególne składniki znajdujące się pod pierwiastkiem zgodnie ze wzorem :

Na koniec korzystając ze wzoru (jeżeli wyciągam pierwiastek kwadratowy z jakiegokolwiek wyrażenia podniesionego do kwadratu to otrzymujemy moduł z tego wyrażenia) otrzymujemy:

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 41

[kliknij aby rozwinąć]

Przyjrzyjmy się mianownikowi, występuje w nim przekształcona jedynka trygonometryczna :

W tym momencie można postąpić dwojako:

I sposób

Pozbędziemy się cotangensa korzystając ze wzoru :

II sposób

Skorzystajmy z własności potęg dzięki czemu w nawiasie otrzymamy tangens:

Znowu skorzystamy z własności potęg :

Przykład 42

[kliknij aby rozwinąć]

Spróbujemy zamienić tangensy na cotangensy zgodnie ze worami oraz (można też zamienić cotangensy na tangensy) i powstałe w liczniku ułamki sprowadzić do wspólnego mianownika:

Teraz rozdzielimy ułamek na dwa tak jak można to wykonać na prostszych ułamkach np.

Przykład 43

[kliknij aby rozwinąć]

W tym przykładzie trzeba wpaść na pewien pomysł. Na początku pogrupujmy elementy podniesione do identycznej potęgi:

W nawiasie mamy do czynienia ze wzorem skróconego mnożenia w postaci . Aby go zobaczyć wyrażenie w nawiasie zostanie przekształcone:

Następnie trzeba rozpisać wzór :

Przykład 44

[kliknij aby rozwinąć]

W tym przypadku również należy również należy wykazać się sprytem i wyciągnąć czynnik przed nawias na zasadzie „co się da” - w liczniku będzie to , a w mianowniku :

Przykład 45

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

Od razu pojawił się wspólny mianownik, zatem możemy zapisać wszystko na jednej kresce ułamkowej:

Przykład 46

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku zamienimy tangens na cotangens zgodnie ze wzorem , można też postąpić odwrotnie zamieniając cotangens na tangens – oba sposoby są jak najbardziej prawidłowe i wymagają tyle samo czasu, ważne jest tylko aby w przykładzie była tylko jedna z tych funkcji.

Otrzymaliśmy „piętrowy” ułamek, więc trzeba się go pozbyć:

Teraz skorzystamy z własności potęg ( ):

Dla ułatwienia rachunków zastosowano oraz , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.

Przykład 47

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się tangensa korzystając ze wzoru :

W wyniku zamiany powstał wspólny mianownik dla pierwszego i ostatniego elementu więc zapiszmy wynik na jednej kresce ułamkowej (dla wygody zamieniono kolejność składników):

Przykład 48

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów, wykonamy to stopniowo. Zaczniemy od wymnożenia dwóch pierwszych nawiasów zapisując wynik mnożenia w nawiasie i dopiero wtedy powstały wynik wymnożymy przez ostatni nawias. Dlaczego wynik powstały z mnożenia dwóch pierwszych nawiasów zapisujemy znów w nawiasie? Ano dlatego, że mamy jeszcze trzeci nawias do wymnożenia i aby nie popełnić błędu polegającego na tym, że tylko jeden element z powstałego wyniku zostanie wymnożony przez trzeci nawias podczas gdy trzeba wymnożyć wszystkie elementy.

Można też zacząć od wymnożenia pierwszego i trzeciego nawiasu lub drugiego i trzeciego, ponieważ mnożenie jest przemienne tzn. . Pamiętajmy o zapisaniu pierwszego wyniku w nawiasie, dopiero później wymnożymy pozostały nawias.

Uprośmy maksymalnie wynik mnożenia, aby usprawnić późniejsze liczenie (Dla ułatwienia rachunków zastosowano oraz , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.):

Dwa wyrażenia w nawiasie „zwinięto” do tangensa i cotangensa, ponieważ w drugim nawiasie występują również te funkcje, w mając w perspektywie mnożenie tangensów i cotangensów można będzie korzystać ze wzoru . Oczywiście nic się nie stanie jeżeli tego nie zauważymy i w drugim nawiasie tangens i cotangens zamienimy ze wzorami oraz . Ja wykonam to nieco później o ile będzie niezbędne. Na razie jednak wymnażam pozostałe nawiasy:

Na tym etapie pozbędziemy się tangensów i cotangensów korzystając ze wzorów oraz .

Dla ułatwienia rachunków zastosowano , ponieważ każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie, przy takim zapisie nie ma również wątpliwości, jak należy skracać ułamki.)

W wyniku powstały właściwie dwa równe mianowniki. Zmieńmy kolejność składników i wykonajmy działania na tych ułamkach, które mają wspólne mianowniki:

Przykład 49

[kliknij aby rozwinąć]

Na początku pozbędziemy się nawiasów. Właściwie można mnożyć składniki w różnej kolejności, ponieważ mnożenie jest przemienne. Zaczniemy od wymnożenia cosinusa przez pierwszy nawias, wynik oczywiście zapiszemy w nawiasie, ponieważ czeka nas jeszcze wymnożenie przez drugi nawias. Kolejność wymnażania jest dowolna, można na przykład wymnożyć najpierw nawiasy, a dopiero później przemnożyć przez cosinus.

Aby uniknąć problemów z działaniami na ułamkach tzn. prawidłowym skracaniem zapiszemy (każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie) .

Pozostały już tylko dwa nawiasy, które znowu wymnażamy:

Znów skorzystamy z zapisu oraz :

Redukujemy wszystko co jest możliwe i otrzymujemy:

W przykładzie mamy dwa ułamki o wspólnym mianowniku, zatem zapiszmy je jako jeden ułamek. Dla wygody zmienimy kolejność ułamków:

Niestety nie dało to nam nic konkretnego, gdyby nie znaki w liczniku znajdowałaby się tu przekształcona jedynka trygonometryczna. Spróbujmy zatem wszystkie składniki wrzucić na kreskę ułamkową sprowadzając je do wspólnego mianownika. Dla ułatwienia na początku skorzystamy z zapisu skorzystamy z zapisu oraz (każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie):

Zmieńmy nieco kolejność w liczniku, ponieważ występuje sinus i cosinus do kwadratu i które od razu się kojarzą z jedynką trygonometryczną:

Przykład 50

[kliknij aby rozwinąć]

Przykład trzeba rozwiązać sprytnie. Zaczniemy od pierwszego ułamka. W mianowniku wyciągniemy przed nawias, natomiast w liczniku rozbijemy korzystając z przekształconej jedynki trygonometrycznej – czyli :

Mianownik ułamka znacząco się uprościł. Możemy skrócić z zredukowanego mianownika i z licznika mniejszego ułamka. Oczywiście w mianowniku „dużego” ułamka można było także powymnażać kolejne nawiasy przez zamiast wyciągania przed nawias – i tak otrzymalibyśmy to samo.

Kolejny etap to znowu zręczne uproszczenie licznika w długim ułamku. Zajmiemy się przekształceniem jedynki trygonometrycznej na iloczyn dwóch nawiasów zgodnie ze wzorem skróconego mnożenia :

Po co to robimy? Jeżeli przyjrzymy się dalszej części licznika długiego ułamka to zobaczymy tam nawias , który przed chwilą stworzyliśmy korzystając ze wzoru skróconego mnożenia. Dzięki temu będziemy mogli wyciągnąć przed nawias właśnie ten cały nawias i uprościć licznik:

W tym momencie możemy skrócić wyciągnięty nawias z identycznym mianownikiem z krótszego ułamka:

Uprośćmy licznik pierwszego ułamka:

Na końcu wymnażamy pozostałe ułamki:

Teraz użyjemy wzór skróconego mnożenia z którego już wcześniej z którego korzystaliśmy, ale w drugą stronę i otrzymujemy przekształconą jedynkę trygonometryczną dającą :

Przykład 51

[kliknij aby rozwinąć]

Kolejny przykład wymagający sprytnego przekształcania – w przeciwnym przypadku może się rozrosnąć do ogromnych rozmiarów.

Oba ułamki są bardzo podobne, różnią się tylko dwoma elementami (tangens i cotangens). Musimy je odjąć, więc niezbędne będzie sprowadzenie ich do wspólnego mianownika. Na początku spróbujmy zamienić tangens i cotangens zgodnie ze wzorem oraz :

Teraz wciągniemy wszystkie jedynki z nawiasów na kreskę ułamkową tworząc jeden ułamek, dla ułatwienia zastosujemy zapis :

W pierwszym „mega” ułamku wspólny mianownik dla wyrażeń z nawiasów wynosi , a dla drugiego :

W liczniku obu dużych ułamków postaramy się skrócić mniejsze ułamki, aby nie popełnić błędów w czasie skracania zapiszemy (każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie), natomiast w mianownikach skorzystamy z własności potęg :

Zróbmy porządek w licznikach obu ułamków pozbywając się nawiasów. Mnożenie jest przemienne zatem zapiszmy składniki mnożenia w nieco innej kolejności, ponieważ często zdarza się, że nie zauważamy kolejnego składnika, który musi być uwzględniony przy wymnażaniu przez nawias, gdyż znajduje się on właśnie za tym nawiasem:

Kolejny krok to usunięcie piętrowych ułamków – zastąpimy kreski ułamkowe w obu znakiem dzielenia:

Obydwa długie nawiasy zapiszemy jako ilorazy i zgodnie z zasadami działań na ułamkach zamienimy dzielenie na mnożenie odwracając drugi ułamek:

Otrzymaliśmy wspólny mianownik dla obu ułamków, zatem zapiszmy liczniki na jednej kresce ułamkowej:

Ponownie pozbędziemy się nawiasów z licznika wymnażając kolejno składniki i po wymnożeniu dokonamy redukcji wyrazów podobnych:

Kolejny etap to umiejętne pogrupowanie składników w liczniku. Tworzymy dwa nawiasy co nic nie zmieni w przykładzie:

Teraz z każdego nawiasu wyciągamy „co się da” (w drugim nawiasie także powtarzające się minusy):

Po wyciągnięciu wspólnego czynnika otrzymaliśmy identyczne nawiasy, teraz znów będziemy wyciągać, ale już cały powtarzający się nawias:

Dało nam to możliwość skracania, ponieważ wszelkie znaki dodawania i odejmowania zostały pogrupowane w nawiasy. Problem w tym, że na razie nic nie nadaje się do skracania.

Pozbędziemy się wreszcie nawiasu w mianowniku, który długo był nietknięty. Tak jak już wcześniej wspominano warto się wstrzymywać do samego końca z pozbywaniem się nawiasów w mianowniku, ponieważ czasem trudno zauważyć możliwość skracania. Skorzystamy tradycyjnie ze wzoru skróconego mnożenia :

Zmieńmy nieco kolejność w mianowniku:

Cały mianownik jest teraz identyczny jak jeden z nawiasów w liczniku, więc możemy wreszcie skrócić:

Przykład 52

[kliknij aby rozwinąć]

Przykład wymagający również sprytnych przekształceń. Widzimy dwa skomplikowane i dość podobne do siebie ułamki, które należy sprowadzić do wspólnego mianownika przed odejmowaniem. Nie podnośmy pierwszego ułamka do kwadratu (przynajmniej teraz), bo może naprawdę powiększyć swój rozmiar.

Na początku spróbujmy zamienić tangens i cotangens zgodnie ze wzorem oraz :

Na dole w obu dużych ułamkach można bez problemu wykonać dodawanie, ponieważ otrzymaliśmy wspólne mianowniki, z kolei na górze również postarajmy się zbić ułamki w jeden – dla ułatwienia zastosujemy zapis oraz (każda liczba podzielona przez nie ulega zmianie):

Zajmijmy się licznikami ułamków znajdujących się na górze mega ułamków. Możemy wyciągnąć pewne powtarzające się elementy przed nawias oraz :

Widzimy, że w każdym ogromnym ułamku są dwa mniejsze ułamki, w tym momencie postaramy się pozbyć „piętrówek” - główną kreskę w każdym ułamku zamienimy na znak dzielenia i zwyczajnie podzielimy ułamki zamieniając na mnożenie i skracając w miarę możliwości:

Teraz podniesiemy do kwadratu pierwszy ułamek zgodnie ze wzorem :

Przykłady 1-8 pochodzą ze str. 134 - Matematyka kl.1 autorstwa: Krzysztof Kłaczkow, Marcin Kurczab,Elżbieta Świda,ISBN 9788389023384,Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro 2006

Przykłady 9-14 pochodzą ze str. 148 - Matematyka 1. Zakresy podstawowy i rozszerzony. Zbiór zadań dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego i technikum autorstwa: Piotr Pyrdoł,ISBN: 9788373901434,Operon Wydawnictwo Pedagogiczne 2003

Przykłady 15 – 52 pochodza ze str. 11-113 - Matematyka 1. Zakresy podstawowy i rozszerzony. Zbiór zadań dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego i technikum. Linia 1 ponadstandardowa. autorstwa: Pawłowski Henryk,ISBN 9788373901140,Operon Wydawnictwo Pedagogiczne 2005