Trigonometria (M.S. Bernabei & H. Thaler) Applicazioni • Misurare lunghezze inaccessibili – Altezza di un edificio – Ampiezza di un fiume Terminologia • Angolo di elevazione A Terminologia • Angolo di depressione A Applicazioni: Altezza • Per stabilire l’ altezza di un edificio, una persona cammina 120 ft lontano dal palazzo. • Al quel punto l’ angolo di elevazione di 32 é formato quando guarda alla cima del palazzo . 32 120 ft H = 74.98 ft h=? Applicazione: Altezza • UN osservatore in cima alla collina misura un angolo di depressione di 68 quando guarda alla macchina parcheggiata in fondo alla valle. • Se la distanza é 55 ft dalla base della collina, quanto é alta la collina? 68 h=? 55 ft H = 136.1 ft Applicazione: ampiezza del fiume ? 37 70 ft D = 52.7 ft Angoli e Conversione Gli angoli si misurano a partire dal semiasse positivo delle x in senso antiorario. Conversione da radianti in gradi e viceversa α° = (360° · αrad ) / 2 π α° : αrad = 360° : 2 π αrad = (α° · 2 π ) / 360° Da gradi a radianti: moltiplicare l’ angolo per 180 60 180 3 . radianti Da radianti a gradi: moltiplicare l’ angolo per 180 . 180 45 4 Nota: 1 giro = 360° = 2 radianti. s r. Partiamo dall’ angolo = 0 c a Partiamo dall’ angolo = 0 c Partiamo dall’ angolo = 0 In questo caso anche il lato opposto all’ angolo é uguale a 0 c Partiamo dall’ angolo = 0 In questo caso anche il lato opposto all’ angolo é uguale a 0 c a Partiamo dall’ angolo = 0 In questo caso anche il lato opposto all’ angolo é uguale a 0 allora: 0 0 sin = a = = c c c a Partiamo dall’ angolo = 0 In questo caso anche il lato opposto all’ angolo é uguale a 0 sen = 0 c quando cresce, il rapporto a/c cresce, e quindi il seno dell’ angolo cresce c sen = 0 quando cresce, il rapporto a/c cresce, e quindi il seno dell’ angolo cresce c a sen = 0 quando cresce, il rapporto a/c cresce, e quindi il seno dell’ angolo cresce c a sen = 0 quando cresce, il rapporto a/c cresce, e quindi il seno dell’ angolo cresce c a sen = 0 quando cresce, il rapporto a/c cresce, e quindi il seno dell’ angolo cresce c a sen = 0 Se l’ angolo é 90° allora c a =c a sen = 0 Se l’ angolo é 90° allora a =c ca sen = 0 Se l’ angolo é 90° allora a = c Quindi a c sen =c = c = 1 ca sen = 0 Se l’ angolo é 90° allora a = c Quindi ca sen = 0 sen = 1 Il seno dell’ angolo si può rappresentare con il grafico di sin rispetto ad Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 r=1 Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 e la retta perpendicolare r=1 Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 e la retta perpendicolare r=1 Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 e la retta perpendicolare, allora sen a r=1 a Disegniamo una circonferenza di raggio r=1 e la retta perpendicolare, allora sen a r=1 a a sen = = 1 a Tracciamo il grafico Tracciamo il grafico Tracciamo il grafico sin Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico. Analogamente otteniamo sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico sen La funzione seno è compresa tra -1 e 1. +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sin In particolare: +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen 0° 0 sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen 0° 0 sen sen 90° 1 +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen 0° 0 sen sen 90° 1 sen 180° 0 +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen 0° 0 sen sen 90° 1 sen 180° 0 +1 sen 270° -1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen 0° 0 sen sen 90° 1 sen 180° 0 +1 sen 270° -1 sen 360° 0 0° -1 90° 180° 270° 360° sen (180° - sen sen +1 0° 90° 180° -1 270° 360° sen (180° - sen sen +1 0° 90° 180° -1 270° 360° sen (180° - sen sen +1 sen 0° 90° 180° -1 270° 360° sen (180° - sen sen +1 sen 0° 90° 180° 270° -1 360° sen (180° - sen sen +1 sen 0° 90° 180° 270° -1 360° sen (180° + sen sen +1 0° -1 90° 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 sen 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 sen 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 sen 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 sen 0° 90° -1 180° 270° 360° sen (180° + sen sen +1 sen 0° 90° 180° 270° 360° -1 Grafico della funzione seno x 0 sin x 0 2 1 3 2 2 0 -1 0 Un singolo ciclo é chiamato periodo. 3 2 y 1 2 2 1 y = sen x 3 2 2 5 2 x Consideriamo la circonferenza di raggio r=1 In questo caso b coincide con il coseno dell’ angolo r=1 b b b cos = = 1 Tracciamo il grafico della funzione coseno cos +1 r=1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° Tracciamo il grafico della funzione coseno cos +1 r=1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b=r=1 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b=0 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 -b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 -b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 -b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 0° b=-r= -1 -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos cos 90° 0 +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos cos 90° 0 cos 180° -1 +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos cos 90° 0 cos 180° -1 +1 b 0° -1 cos = b cos 270° 0 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos cos 90° 0 cos 180° -1 +1 cos 360° +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos 0° 1 cos cos 90° 0 cos 180° -1 +1 cos 360° +1 b 0° -1 cos = b cos 270° 0 90° 180° 270° 360° cos (180° - - (cos cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos (180° - - (cos cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos (180° - - (cos cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° cos (180° + - (cos cos +1 b 0° -1 cos = b 90° 180° 270° 360° Grafico della funzione coseno x 0 cos x 1 2 0 3 2 2 -1 0 1 Un singolo ciclo é chiamato periodo. 3 2 y 1 2 2 1 y = cos x 3 2 2 5 2 x sen a/c c sen 0° 0 b a cos b/c cos 0° 1 sen 90° 1 cos 90° 0 sen 180° 0 cos 180° -1 sen 270° -1 cos 270° 0 sen (180° - sen cos (180° - - (cos sen (180° + sen cos (180° + - (cos sen (90° - cos cos (90° - sen sen (90° + cos cos (90° + sen Le funzioni trigonometriche di un triangolo rettangolo, con un angolo acuto , sono definite come rapporti di due lati del triangolo. I lati del triangolo sono: ip Il lato opposto all’ angolo acuto , Il lato adiacente all’ angolo acuto , e l’ ipotenusa del triangolo rettangolo. Le funzioni trigonometriche sono: seno, coseno, tangente. opp sen = cos = adi ipo ip opp θ adi tan = opp adi Identità trigonometriche fondamentali per 0 < < 90. sin = cos(90 ) cos = sin(90 ) tan = sin /cos Identità di Pitagora sin2 + cos2 = 1 Calcolare le funzioni trigonometriche per . 5 4 3 4 sen = 5 4 tan = 3 3 cos = 5 Geometria del triangolo con angoli 45°-45°-90° Consideriamo un triangolo rettangolo isoscele con I due lati uguali a 1. 2 45 1 12 12 2 45° 1 Il Teorema di Pitagora implica che l’ ipotenusa ha lunghezza 2. Calcalare le funzioni trigonometriche dell’ angolo 45 angle. 2 1 45° 1 sin 45 = opp 1 2 = = ip 2 2 tan 45 = opp 1 = = 1 1 adi 1 2 adi cos 45 = = = 2 ip 2 Geometria del triangolo con angoli 30°-60°-90° Consideriamo un triangolo equilatero di lato 2. 30○ 30○ I tre lati sono uguali come i tre angoli di 60. 2 La perpendicolare divide il lato opposto in due parti uguali. 60○ Usando il Teorema di Pitagora si trova che la lunghezza dell’ altezza é 3. 2 3 1 60○ 2 1 Calcolo delle funzioni trigonometriche per l’ angolo di 30. 2 1 30 3 opp 1 sin 30 = = ip 2 3 1 opp tan 30 = = = adi 3 3 cos 30 = 3 adi = 2 ip Calcolo delle funzioni trigonometriche per l’ angolo di 60. 2 3 60○ opp 3 sin 60 = = ip 2 tan 60 = 1 3 opp = = 3 1 adi 1 adi cos 60 = = 2 ip Identità trigonometriche Esempio: sen = cos(90 ), per 0 < < 90 Notiamo che e 90 sono angoli complementari. Il lato a é opposto a θ e anche adiacente all’ angolo 90○– θ . ip 90○– θ a θ b a sen = e cos (90 ) = b Così, sen = cos (90 ). a . b sen a/c cos b/c c a b 𝟑 𝐭𝐚𝐧 𝟑𝟎° = 𝟑 𝒕𝒂𝒏 𝟔𝟎° = 𝟑 𝒕𝒂𝒏 𝟒𝟓° = 𝟏 Grafico della funzione tangente sin x tan x La funzione tangente y = tan x é definita, cos x Nei punti x per cui cos x = 0, la funzione tangente non é definta. y 2 3 2 2 periodo: 3 2 x 1 2 sin x = é un’ equazione trigonometrica. x = 6π é una delle infinite soluzioni di y = sin x. y -19π 6 -3π -11π 6 -7π 6 π 6 1 5π 6 π -2π -π 13π 6 17π 6 2π 3π 25π 6 4π 1 y = x 2 -1 Tutte le soluzioni di x possono essere espresse nella forma di soluzione generale. x = 6π + 2k π and x = 5 6π + 2k π (k = 0, ±1, ± 2, ± 3, ). Esempio: Risolvere tan x = 1. Il grafico di y = 1 interseca il grafico di y = tan x infinite volte. y - π – 2π 4 -π–π 4 π π + π π + 2π π + 3π 4 4 4 4 y=1 -π π x 2π 3π y = tan(x) x = -3π x = -π 2 2 x = π x = 3π x = 5π 2 2 2 I punti di intersezione sono x = π e tutt I multipli di π aggiunti o 4 π sottratti a 4 . Soluzione generale: x = π + kπ per ogni intero k. 4 Esempio: Risolvere l’ equazione 3sen x + 2 = sen x π ≤ x ≤ π . 2 2 y 3sen x + 2 = sen x 3sen x sen x + 2 = 0 2sen x + 2 = 0 sen x = 2 2 1 -π 1 4 x y=- 2 2 x = 4π é la sola soluzione dell’ intervallo 2π ≤ x ≤ 2π . Esempio: Trovare la soluzione di cos4(2x) = 9 . 16 Prendendo la radice quarta di entrambi i membri otteniamo: cos(2x)= ± 3 y 2 Dal cerchio unitario, le soluzioni per 2 sono 2 = ± π + kπ, 6 k intero. π π 1 π 6 x -π 6 x=- 3 2 π + k ( π ), per ogni intero k. Risposta: = ± 12 2 x= 3 2 Trovare la soluzione dell’ equazione trigonometrica: tan2 + tan = 0. tan2 + tan = 0 tan (tan +1) = 0 Quindi, tan = 0 or tan = -1. Le soluzioni per tan = 0 sono i valori = kπ, per ogni intero k. Le soluzioni per tan = 1sono = -4π + kπ, per ogni intero k. L’ equazione trigonometrica 2 sin2 + 3 sin + 1 = 0 é in forma quadratica. 2 sen2 + 3 sen + 1 = 0 implica che (2 sen + 1)(sen + 1) = 0. Quindi, 2 sen + 1 = 0 or sen + 1 = 0. Deriva che sen = -1 o sen = -1. 2 Soluzioni: = - π + 2kπ e = 7π + 2kπ, da sen = - 1 6 6 2 = -π + 2kπ, da sen = -1 Esempio: Risolvere 8 sen = 3 cos2 con nell’ intervallo [0, 2π]. Riscriviamo l’ equazione in termini di una sola funzione trigonometrica. Usando l’ Identità di Pitagora. 8 sen = 3(1 sen2 ) 3 sen2 + 8 sen 3 = 0. Una equazione quadratica con sen x come variabile y= sen 3 y2 + 8 y 3 = 0 Quindi y = 1/3 o y = -3 Soluzioni: sen = 1 o sen = -3 3 = sin1( 1 ) = 0.3398 e = π sen1( 1) = 2.8107. 3 3 1 sen x > é una disequazione trigonometrica. 2 x = 6π é una delle infinite soluzioni dell’ equazione associata all’ equazione sopra y = sin x. y -19π 6 -3π -11π 6 -7π 6 π 6 1 5π 6 π -2π -π 13π 6 17π 6 2π 3π 25π 6 4π 1 y = x 2 -1 Tutte le soluzioni per x possono essere espresse in termini di soluzione generale. π + 2k π < x < 5 π + 2k π (k = 0, ±1, ± 2, ± 3, ). 6 6 Esempio: Risolvere tan x < 1. Il grafico di y = 1 interseca il grafico di y = tan x infinite y volte. - π – 2π 4 -π–π 4 π π + π π + 2π π + 3π 4 4 4 4 y=1 x π -π 2π 3π y = tan(x) x = -3π x = -π 2 2 x = π x = 3π x = 5π 2 2 2 I punti di intersezione sono x = π ed ogni multiplo di π . 4 Soluzione generale: inetro k. 𝜋 − 2 𝜋 4 + kπ < 𝑥 < + kπ per ogni Esercizi 1. Converti gli angoli 120°, 135°, 225°, 450° in radianti. 2. Converti gli angoli 0.1 rad., 0.25 rad., 0.5 rad. in gradi. 3. Risolvere le seguenti equazioni trigonometriche: a. b. c. 1 cos 𝜑 = − ; 2 3 2 sin 𝜑 = ; 4 2 cos 2𝜑 = 2 ; 4. Risolvere le seguenti disequazioni: a. cos 𝜑 > 1 ; 2 b. sin 𝜑 < 3 ; 2 c. cos 2𝜑 > 5. Calcolare: a. b. c. d. e. sen 120° cos 120° sen 135° cos 135° tan 135° 2 2 ;