Pređi na sadržaj

Tačne trigonometrijske konstante

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Osnovno rešenje uglova jediničnog kruga čine množioci uglova 30 i 45 stepeni.

Tačni algebarski izrazi za trigonometrijske vrednosti su ponekad korisni, uglavnom za pojednostavljenje rešenja u složenim oblicima koji omogućavaju dalje pojednostavljenje.

Sve vrednosti sinusa, kosinusa i tangensa uglova sa koracima od po 3° mogu se u potpunosti izvesti koristeći formule za poluuglove, dvostruke uglove i adicione formule za vrednosti za 0°, 30°, 36°, i 45°. Treba uočiti da je 1° = π/180 radijana.

Prema Nivenovoj teoremi, jedine racionalne vrednosti sinusne funkcije za koju je argument stepena ugla racionalan broj su vrednosti 0, 1/2, 1.

Fermaovi brojevi[uredi | uredi izvor]

Spisak u ovom članku je nepotpun zbog najmanje dva razloga. Prvo, uvek je moguće primeniti formulu za poluuglove da bismo pronašli tačan rezultat kosinusa jedne polovine svakog ugla na listi, onda polovinu tog ugla, itd. Drugo, ovaj članak obuhvata samo prva dva od pet poznatih Fermaovih prostih brojeva: 3 i 5, dok algebarske vrednosti takođe postoje i za kosinus od 2π/17, 2π/257 i 2π/65537. U praksi, sve vrednosti sinusa, kosinusa i tangensa koje nisu nađene u ovom članku se približno određuju pomoću tehnika opisanih u Generisanju trigonometrijskih tabela.

Tabela konstanti[uredi | uredi izvor]

Vrednosti uglova van opsega [0°, 45°] su izvedeni trivijalno od ovih vrednosti, koristeći krug refleksije ose simetrije. (Videti trigonometrijske identitete.)

U narednim slučajevima, u kojima je određeni broj stepeni u vezi sa nekim pravilnim mnogouglom, odnos je taj da je broj stepeni u svakom unutrašnjem uglu mnogougla (n–2) puta veći od navedenog broja stepeni (gde je n broj stranica). Razlog tome je činjenica da je zbir uglova svakog n-tougla jednak 180°×(n–2), te je veličina svakog ugla u bilo kom pravilnom n-touglu jednaka 180°×(n–2)÷n. Tako, na primer, u slučaju "45°: kvadrat" znači da je, za n=4, 180°÷n = 45°, i da je broj stepeni bilo kog unutrašnjeg ugla kvadrata jednak (n–2)×45° = 90°.

0°: osnovno[uredi | uredi izvor]

3°: pravilan šezdesetougao[uredi | uredi izvor]

6°: pravilan tridesetougao[uredi | uredi izvor]

9°: pravilan dvadesetougao[uredi | uredi izvor]

12°: pravilan petnaestougao[uredi | uredi izvor]

15°: pravilan dvanaestougao[uredi | uredi izvor]

18°: pravilan desetougao[uredi | uredi izvor]

21°: zbir 9° + 12°[uredi | uredi izvor]

22.5°: pravilan osmougao[uredi | uredi izvor]

(srebrni presek)/(bronzani presek)

24°: zbir 12° + 12°[uredi | uredi izvor]

27°: zbir 12° + 15°[uredi | uredi izvor]

30°: pravilan šestougao[uredi | uredi izvor]

33°: zbir 15° + 18°[uredi | uredi izvor]

36°: pravilan petougao[uredi | uredi izvor]

gde je zlatni presek;

39°: zbir 18° + 21°[uredi | uredi izvor]

42°: zbir 21° + 21°[uredi | uredi izvor]

45°: kvadrat[uredi | uredi izvor]

60°: jednakostraničan trougao[uredi | uredi izvor]

Primedbe[uredi | uredi izvor]

Upotrebe konstanti[uredi | uredi izvor]

Kao primer upotrebe ovih konstanti, razmotrimo dodekaedar naredne zapremine, gde je a dužina neke ivice:

Koristeći

moguće je naredno uprošćenje:

Trouglovi izvođenja[uredi | uredi izvor]

Pravilan mnogougao (N-tougao) i njegov osnovni pravougli trougao. Ugao: a=180/n °

Izvođenja sinusnih, kosinusnih i tangensnih konstanti u radijalnim oblicima je zasnovano na konstruktibilnosti pravouglih trouglova.

Ovde se pri određivanju trigonometrijskih proporcija koriste pravougli trouglovi koji potiču od simetričnih odsečaka pravilnih mnogouglova. Svaki pravougli trougao predstavlja tri tačke u pravilnom mnogouglu: teme, središte stranice koja sadrži to teme i centar mnogougla. Svaki n-tougao može da se podeli na 2n pravouglih trouglova sa uglovima od {180/n, 90−180/n, 90} stepeni, za n koji su 3, 4, 5, ...

Konstruktibilnost 3, 4, 5, i 15-ostranih mnogouglova je osnova, a simetrale uglova omogućavaju izvođenje umnošci za po 2.

  • Konstruktibilni
    • 3×2n-tostrani pravilni mnogouglovi, za n 0, 1, 2, 3, ...
      • 30°-60°-90° trougao: pravougli trougao (3-strani)
      • 60°-30°-90° trougao: šestougao (6-strani)
      • 75°-15°-90° trougao: dvanaestougao (12-strani)
      • 82.5°-7.5°-90° trougao: 24-strani
      • 86.25°-3.75°-90° trougao: 48-strani
      • ...
    • 4×2n-tougao
      • 45°-45°-90° trougao: kvadrat (4strani)
      • 67.5°-22.5°-90° trougao: osmougao (8-strani)
      • 78.75°-11.25°-90° trougao: šesnaestougao (16-strani)
      • ...
    • 5×2n-tougao
      • 54°-36°-90° trougao: petougao (5-strani)
      • 72°-18°-90° trougao: desetougao (10-strani)
      • 81°-9°-90° trougao: 20-strani
      • 85.5°-4.5°-90° trougao: 40-strani
      • 87.75°-2.25°-90° trougao: 80-strani
      • ...
    • 15×2n-tougao
      • 78°-12°-90° trougao: 15-strani
      • 84°-6°-90° trougao: 30-strani
      • 87°-3°-90° trougao: 60-strani
      • 88.5°-1.5°-90° trougao: 120-strani
      • 89.25°-0.75°-90° trougao: 240-strani
    • ... (Viši konstruktibilni pravilni poligoni ne daju celobrojne uglove: 17, 51, 85, 255, 257...)
  • Nekonstruktibilni (sa celobrojnim ili polovinom celobrojnih veličina uglova) – Nijedan konačan izraz sa korenima nad realnim brojevima nije moguć za ove proporcije među stranicama trougla, te nisu mogući ni njihovi umnošci za po 2.
    • 9×2n-tougao
      • 70°-20°-90° trougao: devetougao (9-strani)
      • 80°-10°-90° trougao: 18-strani
      • 85°-5°-90° trougao: 36-strani
      • 87.5°-2.5°-90° trougao: 72-strani
      • ...
    • 45×2n-tostrani
      • 86°-4°-90° trougao: 45-strani
      • 88°-2°-90° trougao: 90-strani
      • 89°-1°-90° trougao: 180-strani
      • 89.5°-0.5°-90° trougao: 360-strani
      • ...

Izračunate trigonometrijske vrednosti za sinus i kosinus[uredi | uredi izvor]

Trivijalne vrednosti[uredi | uredi izvor]

U stepenima: 0, 30, 45, 60, i 90 mogu da se izračunaju iz odgovarajućih trouglova primenom Pitagorine teoreme.

n × π/(5 × 2m)[uredi | uredi izvor]

Chord(36°) = a/b = 1/f, iz Ptolomejeve teoreme

Geometrijski metod[uredi | uredi izvor]

Primena Ptolomejeve teoreme na tetivan četvorougao ABCD definisan sa četiri uzastopna temena petougla, dobije se da je:

što je recipročan broj 1/φ od zlatnog preseka. Crd je dužina tetive sa centralnim uglom jednakim argumentu u jediničnom krugu:

Sledi

(Na drugi način, bez korišćenja Ptolomejeve teoreme, označimo sa X presek AC i BD, i razmatranjem uglova zaključimo da je AXB jednakokrak, te je AX = AB = a. Trouglovi AXD i CXB su slični jer su AD i BC paralelne. Zato XC = a·(a/b). Ali AX + XC = AC, te a + a2/b = b. Rešavanjem se dobije a/b = 1/φ, kao i gore).

Slično

te sledi

Algebarski metod[uredi | uredi izvor]

Primenom formula za višestruke uglove se iz poznatih vrednosti trigonometrijskih funkcija od , gde i , mogu dobiti i vrednosti funkcija od . Formule višestrukih uglova su:

,
.
  • Za ili , označimo ili i rešimo po :
.
Jedno rešenje je nula, a rezultujuća jednačia četvrtog stepena može da se reši kao kvadratna po .
  • Za ili , ponovo označimo ili i rešimo po :
,
što može da se rastavi:
.

n × π/20[uredi | uredi izvor]

9° je 45-36, i 27° je 45−18; te koristimo formule za sinus i kosinus razlike.

n × π/30[uredi | uredi izvor]

6° je 36-30, 12° je 30−18, 24° je 54−30, i 42° je 60−18; te koristimo formule za sinus i kosinus razlike.

n × π/60[uredi | uredi izvor]

3° je 18−15, 21° je 36−15, 33° je 18+15, i 39° je 54−15, te koristimo odgovarajuće adicione formule za sinus i kosinus.

Strategije za uprošćavanje izraza[uredi | uredi izvor]

Racionalisanje imenioca[uredi | uredi izvor]

Ako je imenilac kvadratni koren, pomnožiti brojilac i imenilac tim korenom.
Ako je imenilac zbir ili razlika dva člana, pomnožiti brojilac i imenilac konjugatom imenioca. Konjugat imenioca je identičan imeniocu izuzev promene u znaku između članova.
Nekada je neophodno višestruko racionalisanje imenioca.

Podela razlomka na dva dela[uredi | uredi izvor]

Nekada je korisna podela razlomka na zbir dva, nakon čega se oni zasebno uproste.

Kvadriranje i korenovanje[uredi | uredi izvor]

Ako postoji komplikovan član, pri čemu postoji samo jedna vrsta korena, ovakva ideja može da pomogne. Kvadrira se član, kombinuju se slični članovi, a zatim se odredi kvadratni koren. Ovo može da da koren unutar korena, ali je uglavnom bolji oblik od polaznog.

Uprošćavanje izraza sa ugnježdenim korenovima[uredi | uredi izvor]

U opštem slučaju nije moguće uprošćavanje ugnježdenih korenova.

Međutim, ako je za ,

racionalno, a oba broja

sz takođe racionalnni, uz odgovarajući izbor četiri ± znaka, sledi

Na primer,

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]