Урок и презентация на тему: "Арктангенс. Арккотангенс. Таблицы арктангенса и арккотангенса"

Дополнительные материалы
Уважаемые пользователи, не забывайте оставлять свои комментарии, отзывы, пожелания! Все материалы проверены антивирусной программой.

Пособия и тренажеры в интернет-магазине "Интеграл" от компании 1С
Решаем задачи по геометрии. Интерактивные задания на построение для 7-10 классов
Решаем задачи по геометрии. Интерактивные задания на построение в пространстве

Что будем изучать:
1. Что такое арктангенс?
2. Определение арктангенса.
3. Что такое арккотангенс?
4. Определение арккотангенса.
5. Таблицы значений.
6. Примеры.

Что такое арктангенс?

Ребята, мы с вами уже научились решать уравнения для косинуса и синуса. Теперь давайте научимся решать подобные уравнения для тангенса и котангенса. Рассмотрим уравнение tg(x)= 1. Для решения этого уравнение построим два графика: y= 1 и y= tg(x). Графики наших функций имеют бесконечное множество точек пересечения. Абсциссы этих точек имеют вид: x= x1 + πk, x1 – абсцисса точки пересечения прямой y= 1 и главной ветки функции y= tg(x), (-π/2 <x1> π/2). Для числа x1 было введено обозначение, как арктангенс. Тогда решение нашего уравнения запишется: x= arctg(1) + πk.

Определение арктангенса

arctg(a) – это такое число из отрезка [-π/2; π/2], тангенс которого равен а.

Уравнение tg(x)= a имеет решение: x= arctg(a) + πk, где k - целое число.

Также заметим: arctg(-a)= -arctg(a).

Что такое арккотангенс?

Давайте решим уравнение сtg(x)= 1. Для этого построим два графика: y= 1 и y=сtg(x). Графики наших функций имеют бесконечное множество точек пересечения. Абсциссы этих точек имеют вид: x= x1 + πk. x1 – абсцисса точки пересечения прямой y= 1 и главной ветки функции y= сtg(x), (0 <x1> π).
Для числа x1 было введено обозначение, как арккотангенс. Тогда решение нашего уравнения запишется: x= arcсtg(1) + πk.

Определение арккотангенса

arсctg(a) – это такое число из отрезка , котангенс которого равен а.

Уравнение ctg(x)= a имеет решение: x= arcctg(a) + πk, где k - целое число.

Также заметим: arcctg(-a)= π - arcctg(a).

Таблицы значений арктангенса и арккотангенса

Таблица значений тангенса и котангенса

Таблица значений арктангенса и арккотангенса

Примеры

1. Вычислить: arctg(-√3/3).
Решение: Пусть arctg(-√3/3)= x, тогда tg(x)= -√3/3. По определению –π/2 ≤x≤ π/2. Посмотрим значения тангенса в таблице: x= -π/6, т.к. tg(-π/6)= -√3/3 и – π/2 ≤ -π/6 ≤ π/2.
Ответ: arctg(-√3/3)= -π/6.

2. Вычислить: arctg(1).
Решение: Пусть arctg(1)= x, тогда tg(x)= 1. По определению –π/2 ≤ x ≤ π/2. Посмотрим значения тангенса в таблице: x= π/4, т.к. tg(π/4)= 1 и – π/2 ≤ π/4 ≤ π/2.
Ответ: arctg(1)= π/4.

3. Вычислить: arcctg(√3/3).
Решение: Пусть arcctg(√3/3)= x, тогда ctg(x)= √3/3. По определению 0 ≤ x ≤ π. Посмотрим значения котангенса в таблице: x= π/3, т.к. ctg(π/3)= √3/3 и 0 ≤ π/3 ≤ π.
Ответ: arcctg(√3/3) = π/3.

4. Вычислить: arcctg(0).
Решение: Пусть arcctg(0)= x, тогда ctg(x) = 0. По определению 0 ≤ x ≤ π. Посмотрим значения котангенса в таблице: x= π/2, т.к. ctg(π/2)= 0 и 0 ≤ π/2 ≤ π.
Ответ: arcctg(0) = π/2.

5. Решить уравнение: tg(x)= -√3/3.
Решение: Воспользуемся определением и получим: x= arctg(-√3/3) + πk. Воспользуемся формулой arctg(-a)= -arctg(a): arctg(-√3/3)= – arctg(√3/3)= – π/6; тогда x= – π/6 + πk.
Ответ: x= =– π/6 + πk.

6. Решить уравнение: tg(x)= 0.
Решение: Воспользуемся определением и получим: x= arctg(0) + πk. arctg(0)= 0, подставим в формулу решение: x= 0 + πk.
Ответ: x= πk.

7. Решить уравнение: tg(x) = 1.5.
Решение: Воспользуемся определением и получим: x= arctg(1.5) + πk. Значения арктангенса для данного значения в таблице нет, тогда оставим ответ в таком виде.
Ответ: x= arctg(1.5) + πk.

8. Решить уравнение: ctg(x)= -√3/3.
Решение: Воспользуемся формулой: ctg(x)= 1/tg(x); ctg(x)= -√3/3 =1/tg(x) => tg(x)= -√3. Воспользуемся определением и получим: x= arctg (-√3) + πk. arctg(-√3)= –arctg(√3)= –π/3, тогда x= -π/3 + πk.
Ответ: x= – π/3 + πk.

9. Решить уравнение: ctg(x)= 0.
Решение: Воспользуемся формулой: ctg(x)= cos(x)/sin(x). Тогда нам надо найти значения x, при которых cos(x)= 0, получаем, что х= π/2+ πk.
Ответ: х= π/2 + πk.

10. Решить уравнение: ctg(x)= 2.
Решение: Воспользуемся определением и получим: x= arcсtg(2) + πk. Значения арккотангенса для данного значения в таблице нет, тогда оставим ответ в таком виде. Ответ: x= arctg(2) + πk.

Задачи для самостоятельного решения

Функции sin, cos, tg и ctg всегда сопровождаются арксинусом, арккосинусом, арктангенсом и арккотангенсом. Одно является следствием другого, а пары функций одинаково важны для работы с тригонометрическими выражениями.

Рассмотрим рисунок единичной окружности, на котором графически отображено значений тригонометрических функций.

Если вычислить arcs OA, arcos OC, arctg DE и arcctg MK, то все они будут равны значению угла α. Формулы, приведенные ниже, отражают взаимосвязь основных тригонометрических функций и соответствующих им арков.

Чтобы больше понять о свойствах арксинуса, необходимо рассмотреть его функцию. График имеет вид асимметричной кривой, проходящей через центр координат.

Свойства арксинуса:

Если сопоставить графики sin и arcsin , у двух тригонометрических функций можно найти общие закономерности.

Арккосинус

Arccos числа а — это значение угла α, косинус которого равен а.

Кривая y = arcos x зеркально отображает график arcsin x, с той лишь разницей, что проходит через точку π/2 на оси OY.

Рассмотрим функцию арккосинуса более подробно:

1. Функция определена на отрезке [-1; 1].
2. ОДЗ для arccos — .
3. График целиком расположен в I и II четвертях, а сама функция не является ни четной, ни нечетной.
4. Y = 0 при x = 1.
5. Кривая убывает на всей своей протяженности. Некоторые свойства арккосинуса совпадают с функцией косинуса.

Некоторые свойства арккосинуса совпадают с функцией косинуса.

Возможно, школьникам покажется излишним такое «подробное» изучение «арков». Однако, в противном случае, некоторые элементарные типовые задания ЕГЭ могут ввести учащихся в тупик.

Задание 1. Укажите функции изображенные на рисунке.

Ответ: рис. 1 – 4, рис.2 — 1.

В данном примере упор сделан на мелочах. Обычно ученики очень невнимательно относятся к построению графиков и внешнему виду функций. Действительно, зачем запоминать вид кривой, если ее всегда можно построить по расчетным точкам. Не стоит забывать, что в условиях теста время, затраченное на рисунок для простого задания, потребуется для решения более сложных заданий.

Арктангенс

Arctg числа a – это такое значение угла α, что его тангенс равен а.

Если рассмотреть график арктангенса, можно выделить следующие свойства:

1. График бесконечен и определен на промежутке (- ∞; + ∞).
2. Арктангенс нечетная функция, следовательно, arctg (- x) = — arctg x.
3. Y = 0 при x = 0.
4. Кривая возрастает на всей области определения.

Приведем краткий сравнительный анализ tg x и arctg x в виде таблицы.

Арккотангенс

Arcctg числа a — принимает такое значение α из интервала (0; π), что его котангенс равен а.

Свойства функции арккотангенса:

1. Интервал определения функции – бесконечность.
2. Область допустимых значений – промежуток (0; π).
3. F(x) не является ни четной, ни нечетной.
4. На всем своем протяжении график функции убывает.

Сопоставить ctg x и arctg x очень просто, нужно лишь сделать два рисунка и описать поведение кривых.

Задание 2. Соотнести график и форму записи функции.

Если рассуждать логически, из графиков видно, что обе функции возрастающие. Следовательно, оба рисунка отображают некую функцию arctg. Из свойств арктангенса известно, что y=0 при x = 0,

Ответ: рис. 1 – 1, рис. 2 – 4.

Тригонометрические тождества arcsin, arcos, arctg и arcctg

Ранее нами уже была выявлена взаимосвязь между арками и основными функциями тригонометрии. Данная зависимость может быть выражена рядом формул, позволяющих выразить, например, синус аргумента, через его арксинус, арккосинус или наоборот. Знание подобных тождеств бывает полезным при решении конкретных примеров.

Также существуют соотношения для arctg и arcctg:

Еще одна полезная пара формул, устанавливает значение для суммы значений arcsin и arcos, а также arcctg и arcctg одного и того же угла.

Примеры решения задач

Задания по тригонометрии можно условно разделить на четыре группы: вычислить числовое значение конкретного выражения, построить график данной функции, найти ее область определения или ОДЗ и выполнить аналитические преображения для решения примера.

При решении первого типа задач необходимо придерживаться следующего плана действий:

При работе с графиками функций главное – это знание их свойств и внешнего вида кривой. Для решения тригонометрических уравнений и неравенств необходимы таблицы тождеств. Чем больше формул помнит школьник, тем проще найти ответ задания.

Допустим в ЕГЭ необходимо найти ответ для уравнения типа:

Если правильно преобразовать выражение и привести к нужному виду, то решить его очень просто и быстро. Для начала, перенесем arcsin x в правую часть равенства.

Если вспомнить формулу arcsin (sin α) = α , то можно свести поиск ответов к решению системы из двух уравнений:

Ограничение на модель x возникло, опять таки из свойств arcsin: ОДЗ для x [-1; 1]. При а ≠0, часть сиcтемы представляет собой квадратное уравнение с корнями x1 = 1 и x2 = — 1/a. При a = 0, x будет равен 1.

(круговые функции, аркфункции) — математические функции, которые являются обратными к тригонометрическим функциям .

Арктангенс - обозначение: arctg x или arctan x .

Арктангенс (y = arctg x ) - обратная функция к tg (x = tg y ), которая имеет область определения и множество значений . Другими словами возвращает угол по значению его tg .

Функция y = arctg x непрерывна и ограничена на всей своей числовой прямой. Функция y = arctg x является строго возрастающей.

Свойства функции arctg .

График функции y = arctg x .

График арктангенса получают из графика тангенса, меняя местами оси абсцисс и ординат. Чтоб избавиться от многозначности, множество значений ограничивают интервалом , на нем функция монотонна. Это определение называется главным значением арктангенса.

Получение функции arctg .

Есть функция y = tg x . На всей своей области определения она является кусочно-монотонной, и, значит, обратное соответствие y = arctg x не является функцией. Поэтому рассматриваем отрезок, на котором она только возрастает и принимает все значения лишь 1 раз — . На таком отрезке y = tg x только возрастает монотонно и принимает все значения лишь 1 раз, то есть, на интервале есть обратная y = arctg x , график ее симметричен графику y = tg x на отрезке относительно прямой y = x .

Что такое арксинус, арккосинус? Что такое арктангенс, арккотангенс?

Внимание!
К этой теме имеются дополнительные
материалы в Особом разделе 555.
Для тех, кто сильно "не очень..."
И для тех, кто "очень даже...")

К понятиям арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс учащийся народ относится с опаской. Не понимает он эти термины и, стало быть, не доверяет этой славной семейке.) А зря. Это очень простые понятия. Которые, между прочим, колоссально облегчают жизнь знающему человеку при решении тригонометрических уравнений!

Сомневаетесь насчёт простоты? Напрасно.) Прямо здесь и сейчас вы в этом убедитесь.

Разумеется, для понимания, неплохо бы знать, что такое синус, косинус, тангенс и котангенс. Да их табличные значения для некоторых углов... Хотя бы в самых общих чертах. Тогда и здесь проблем не будет.

Итак, удивляемся, но запоминаем: арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс - это просто какие-то углы. Ни больше ни меньше. Бывает угол, скажем 30°. А бывает угол arcsin0,4. Или arctg(-1,3). Всякие углы бывают.) Просто записать углы можно разными способами. Можно записать угол через градусы или радианы. А можно - через его синус, косинус, тангенс и котангенс...

Что означает выражение

arcsin 0,4 ?

Это угол, синус которого равен 0,4 ! Да-да. Это смысл арксинуса. Специально повторю: arcsin 0,4 - это угол, синус которого равен 0,4.

И всё.

Чтобы эта простая мысль сохранилась в голове надолго, я даже приведу разбивочку этого ужасного термина - арксинус:

arc sin 0,4
угол, синус которого равен 0,4

Как пишется, так и слышится.) Почти. Приставка arc означает дуга (слово арка знаете?), т.к. древние люди вместо углов использовали дуги, но это сути дела не меняет. Запомните эту элементарную расшифровку математического термина! Тем более, для арккосинуса, арктангенса и арккотангенса расшифровка отличается только названием функции.

Что такое arccos 0,8 ?
Это угол, косинус которого равен 0,8.

Что такое arctg(-1,3) ?
Это угол, тангенс которого равен -1,3.

Что такое arcctg 12 ?
Это угол, котангенс которого равен 12.

Такая элементарная расшифровка позволяет, кстати, избежать эпических ляпов.) Например, выражение arccos1,8 выглядит вполне солидно. Начинаем расшифровку: arccos1,8 - это угол, косинус которого равен 1,8... Скока-скока!? 1,8!? Косинус не бывает больше единицы!!!

Верно. Выражение arccos1,8 не имеет смысла. И запись такого выражения в какой-нибудь ответ изрядно повеселит проверяющего.)

Элементарно, как видите.) У каждого угла имеется свой персональный синус и косинус. И почти у каждого - свой тангенс и котангенс. Стало быть, зная тригонометрическую функцию, можно записать и сам угол. Для этого и предназначены арксинусы, арккосинусы, арктангенсы и арккотангенсы. Далее я всю эту семейку буду называть уменьшительно - арки. Чтобы печатать меньше.)

Внимание! Элементарная словесная и осознанная расшифровка арков позволяет спокойно и уверенно решать самые различные задания. А в непривычных заданиях только она и спасает.

А можно переходить от арков к обычным градусам или радианам? - слышу осторожный вопрос.)

Почему - нет!? Легко. И туда можно, и обратно. Более того, это иногда нужно обязательно делать. Арки - штука простая, но без них как-то спокойнее, правда?)

Например: что такое arcsin 0,5?

Вспоминаем расшифровку: arcsin 0,5 - это угол, синус которого равен 0,5. Теперь включаем голову (или гугл)) и вспоминаем, у какого угла синус равен 0,5? Синус равен 0,5 у угла в 30 градусов . Вот и все дела: arcsin 0,5 - это угол 30°. Можно смело записать:

arcsin 0,5 = 30°

Или, более солидно, через радианы:

Всё, можно забыть про арксинус и работать дальше с привычными градусами или радианами.

Если вы осознали, что такое арксинус, арккосинус... Что такое арктангенс, арккотангенс... То легко разберётесь, например, с таким монстром.)

Несведущий человек отшатнётся в ужасе, да...) А сведущий вспомнит расшифровку: арксинус - это угол, синус которого... Ну и так далее. Если сведущий человек знает ещё и таблицу синусов... Таблицу косинусов. Таблицу тангенсов и котангенсов, то проблем вообще нет!

Достаточно сообразить, что:

Расшифрую, т.е. переведу формулу в слова: угол, тангенс которого равен 1 (arctg1) - это угол 45°. Или, что едино, Пи/4. Аналогично:

и всё... Заменяем все арки на значения в радианах, всё посокращается, останется посчитать, сколько будет 1+1. Это будет 2.) Что и является правильным ответом.

Вот таким образом можно (и нужно) переходить от арксинусов, арккосинусов, арктангенсов и арккотангенсов к обычным градусам и радианам. Это здорово упрощает страшные примеры!

Частенько, в подобных примерах, внутри арков стоят отрицательные значения. Типа, arctg(-1,3), или, к примеру, arccos(-0,8)... Это не проблема. Вот вам простые формулы перехода от отрицательных значений к положительным:

Нужно вам, скажем, определить значение выражения:

Это можно и по тригонометрическому кругу решить, но вам не хочется его рисовать. Ну и ладно. Переходим от отрицательного значения внутри арккосинуса к положительному по второй формуле:

Внутри арккосинуса справа уже положительное значение. То, что

вы просто обязаны знать. Остаётся подставить радианы вместо арккосинуса и посчитать ответ:

Вот и всё.

Ограничения на арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс.

С примерами 7 - 9 проблема? Ну да, есть там некоторая хитрость.)

Все эти примеры, с 1-го по 9-й, тщательно разобраны по полочкам в Разделе 555. Что, как и почему. Со всеми тайными ловушками и подвохами. Плюс способы резкого упрощения решения. Кстати, в этом разделе много полезной информации и практических советов по тригонометрии в целом. И не только по тригонометрии. Очень помогает.

Если Вам нравится этот сайт...

Кстати, у меня есть ещё парочка интересных сайтов для Вас.)

Можно потренироваться в решении примеров и узнать свой уровень. Тестирование с мгновенной проверкой. Учимся - с интересом!)

можно познакомиться с функциями и производными.