Στο λύκειο συνήθως μαθαίνεις να προσθέτεις ιδιαίτερες περιπτώσεις γωνιών. Στην καλύτερη ίσως σε βάλουν να απομνημονεύσεις και καμιά ταυτότητα. Αντιεκπαιδευτικά και τα δύο κατά την γνώμη μου.
1. Ζωγράφισε έναν τριγωνομετρικό κύκλο(ακτίνα μήκους 1).
2. Επέλεξε ένα σημείο στην περιφέρεια του κύκλου.
3. Φέρε μια ευθεία που περνάει απο το κέντρο του κύκλου και το προηγούμενο σημείο.
View attachment 130951
Η γωνία μεταξύ της ευθείας και του οριζόντιου άξονα ας πούμε οτι είναι θ. Αυτή την γωνία μπορείς να την εκφράσεις όμως με άπειρους τρόπους ως το άθροισμα δύο άλλων γωνιών α και β. Η κρίσιμη παρατήρηση τώρα είναι οτι και οι γωνίες α και β αντιστοιχούν σε μήκη στον κατακόρυφο άξονα ημ(α) και ημ(β) αντίστοιχα. Οπότε είναι εύλογο να θεωρήσει κανείς οτι μπορεί να αποσυνθέσει το ευθύγραμμο τμήμα ημ(α+β) ως :
ημ(α+β) = Α(α,β)*ημ(α) + Β(α,β)*ημ(β) , όπου Α και Β συναρτήσεις που εξαρτώνται απο το α και β.
Αποδεικνύεται οτι :
Α(α,β) = Α(β) = συν(β)
Β(α,β) = Β(α) = συν(α)
Δυστυχώς η απόδειξη απαιτεί λίγη γεωμετρία. Εδώ μπορείς να βρεις μια σύντομη και απλή απόδειξη όμως :
Έχοντας τα προηγουμένα υπόψιν σου, όλα τα υπόλοιπα προκύπτουν. Οπότε δεν χρειάζεται να θυμάσαι τίποτα παραπάνω.
Ας πούμε μπορείς να δείξεις οτι :
ημ(θ+π/2) = ημ(θ)συν(π/2) + ημ(π/2)συν(θ) = συνθ
Απο την προηγούμενη μπορείς να δείξεις επίσης οτι :
συν(θ+π/2) = ημ(θ + π/2 + π/2) = ημ(θ + π) = ημ(θ)συν(π) + ημ(π)συν(θ) = -ημ(θ)
Άρα βρίσκεις και το άθροισμα γωνιών σε συνημίτονο :
συν(α+β) = ημ(α+β+π/2) = ημ(α+π/2)συν(β) + ημ(β)συν(α+π/2) = συν(α)συν(β) - ημ(α)ημ(β)
Θες να υπολογίσεις το ημίτονο ή το συνημίτονο του διπλάσιου μιας γωνίας ; Κανένα πρόβλημα :
ημ(2θ) = ημ(θ)συν(θ) + ημ(θ)συν(θ) = 2ημ(θ)συν(θ)
συν(2θ) = συν(θ)συν(θ) - ημ(θ)ημ(θ) = συν²(θ) - ημ²(θ)
Θες το άθροισμα εφαπτομένης ;
εφ(α+β) = ημ(α+β)/συν(α+β) = [ημ(α)συν(β) + ημ(β)συν(α)]/[συν(α)συν(β) - ημ(α)ημ(β)]
Διαιρείς αριθμητή και παρανομαστή με συν(α)συν(β) και παίρνεις :
εφ(α+β) = [εφ(α)+εφ(β)]/[1 - εφ(α)εφ(β)]
Θες τις διαφορές ; Με αντικατάσταση όπου β το -β παίρνεις και την διαφορά για το ημίτονο :
ημ(α-β) = ημ(α+(-β)) = ημ(α)συν(-β) + ημ(-β)συν(α) = ημ(α)συν(β) - ημ(β)συν(α)
Ενώ για το συνημίτονο :
συν(α-β) = συν(α+(-β)) = συν(α)συν(-β) - ημ(α)ημ(-β) = συν(α)συν(β) + ημ(α)ημ(β)
Θες άθροισμα ημιτόνων διαφορετικών γωνιών ;
Πρόσθεσε κατά μέλη τις ταυτότητες για το άθροισμα και την διαφορά γωνιών ημιτόνου :
ημ(α+β) + ημ(α-β) = ημ(α)συν(β) + ημ(β)συν(α) + ημ(α)συν(-β) + ημ(-β)συν(α) = 2ημ(α)συν(β)
Εαν πεις α+β = χ και α-β = y , τότε λύνοντας το σύστημα έχεις οτι :
α = x+y/2 και β = χ-y/2, άρα η προηγούμενη γράφεται :
ημ(χ) + ημ(y) = 2ημ[(χ+y)/2]ημ[(x-y)/2]
Άρα η ουσία είναι οτι, χρειάζεται να απομνημονεύσεις ένα πράγμα, το ημίτονο του αθροίσματος δύο γωνιών. Για το οποίο σου έδωσα και απόδειξη αλλά και μια διαισθητική εικόνα για να το θυμάσαι. Όλα τα υπόλοιπα προκύπτουν απο αυτό.