Tożsamości trygonometryczne

Tożsamości trygonometryczne – podstawowe zależności pomiędzy funkcjami trygonometrycznymi.

Definicje

Funkcje sinus i kosinus można definiować sobą nawzajem, przez wzór[1]:

Jest on znany jako jedynka trygonometryczna, a artykuł o niej podaje też dwie odmiany tej tożsamości. Oprócz tego za pomocą funkcji sinus i kosinus definiuje się tangens i kotangens[1]:

Okresowość funkcji

Funkcje trygonometryczne są okresowe[1] – dla dowolnej liczby całkowitej

Przedstawienia przy pomocy funkcji cosinus

Przedstawienia przy pomocy funkcji sinus

Parzystość i nieparzystość funkcji trygonometrycznych

Zależności pomiędzy funkcjami a kofunkcjami

Równości

nazywa się związkami pomiędzy funkcjami a ich kofunkcjami. Kofunkcją sinusa jest cosinus, cosinusa sinus, tangensa cotangens itd.

Odwrotności

Funkcje trygonometryczne można układać w pary według kofunkcji lub według odwrotności. Odwrotnością sinusa jest cosecans, cosinusa secans, tangensa cotangens (i oczywiście na odwrót):

Funkcje sumy i różnicy kątów

Źródła[1][2][3]:

Funkcje wielokrotności kątów

Kąt podwojony

Szczególny przypadek powyższych wzorów to wzory na funkcje kąta podwojonego. Źródło[4]:

Kąt potrojony

Źródło[5]:

Kąt poczworzony

Źródło[5]:

Wzory ogólne

Można je znaleźć przez rekurencyjne stosowanie wzorów na funkcje sumy kątów[5].

Funkcje kąta połówkowego

Źródło[6]:

Suma i różnica funkcji

Dwóch funkcji trygonometrycznych

Źródła[7][1][8]:

Funkcji trygonometrycznej i jedynki

Iloczyn w postaci sumy

Iloczyny dwóch funkcji

Źródła[1][9]:

Iloczyny trzech funkcji

Potęgi w postaci sumy

Źródło większości wzorów[10]:

Kwadraty

Sześciany

Czwarte potęgi

Funkcje trygonometryczne wyrażone przy pomocy tangensa połowy kąta

Powyższe tożsamości znalazły zastosowanie w tzw. podstawieniu uniwersalnym, stosowanym przy obliczaniu całek typu gdzie jest funkcją wymierną zmiennych Stosuje się podstawienie:

Wzory Eulera

Wzory te pozwalają łatwo przekształcać wyrażenia trygonometryczne, poprzez przejście na postać zespoloną (cztery ostatnie wzory), uproszczenie i powrót na postać trygonometryczną (pierwszy wzór).

Inne zależności między funkcjami trygonometrycznymi

Wzór de Moivre’a

lub ogólniej:

Przypisy

  1. 1 2 3 4 5 6 funkcje trygonometryczne, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2025-05-02].
  2. Joanna Jaszuńska, Trygonometria obrazkowa, „Delta”, kwiecień 2014, ISSN 0137-3005 [dostęp 2024-10-30].
  3. Eric W. Weisstein, Trigonometric Addition Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  4. Eric W. Weisstein, Double-Angle Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  5. 1 2 3 Eric W. Weisstein, Multiple-Angle Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  6. Eric W. Weisstein, Half-Angle Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  7. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Zastosowanie wzorów na sumę i różnicę funkcji trygonometrycznych do dowodzenia tożsamości trygonometrycznych, Zintegrowana Platforma Edukacyjna – Ministerstwo Edukacji Narodowej (ZPE MEN), zpe.gov.pl [dostęp 2025-05-02].
  8. Eric W. Weisstein, Prosthaphaeresis Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  9. Eric W. Weisstein, Werner Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].
  10. Eric W. Weisstein, Trigonometric Power Formulas, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.). [dostęp 2025-04-29].

Linki zewnętrzne