Funzioni seno e coseno

La goniometria si occupa delle funzioni goniometriche come seno e coseno e delle loro inverse. Queste funzioni associano un numero reale ad ogni angolo.

Il seno di un angolo α è definito come il rapporto tra il cateto opposto e l'ipotenusa in un triangolo rettangolo:

sin(α) = cateto opposto / ipotenusa

Il coseno è invece il rapporto tra il cateto adiacente e l'ipotenusa:

cos(α) = cateto adiacente / ipotenusa

Highlight: Seno e coseno sono numeri puri, privi di unità di misura.

Sulla circonferenza goniometrica di raggio unitario, le coordinate di un punto P(x,y) corrispondono a:

x = cos(α) y = sin(α)

Vocabulary: La circonferenza goniometrica è una circonferenza di raggio 1 centrata nell'origine degli assi cartesiani.

Il dominio di seno e coseno è l'insieme dei numeri reali R, poiché ad ogni angolo α corrisponde un unico punto P sulla circonferenza.

Example: Per un angolo di 30°, sin(30°) = 1/2 e cos(30°) = √3/2.

Valori noti e grafici di seno e coseno

Esistono alcuni angoli notevoli per cui i valori di seno e coseno sono facilmente memorizzabili. Una tabella seno e coseno per questi angoli è essenziale:

| Angolo (gradi) | Angolo (radianti) | sin(α) | cos(α) | |----------------|-------------------|--------|--------| | 0 | 0 | 0 | 1 | | 30 | π/6 | 1/2 | √3/2 | | 45 | π/4 | √2/2 | √2/2 | | 60 | π/3 | √3/2 | 1/2 | | 90 | π/2 | 1 | 0 | | 180 | π | 0 | -1 | | 270 | 3π/2 | -1 | 0 | | 360 | 2π | 0 | 1 |

Highlight: Questa tabella è fondamentale per risolvere rapidamente problemi trigonometrici.

I grafici seno e coseno sono rappresentati da curve sinusoidali:

• La sinusoide (grafico del seno) parte da 0 e raggiunge il suo massimo a π/2.
• La cosinusoide (grafico del coseno) parte da 1 e raggiunge lo 0 a π/2.

Example: Il grafico del seno interseca l'asse x nei punti 0, π, 2π, mentre il coseno lo interseca a π/2 e 3π/2.

Entrambe le funzioni sono periodiche con periodo 2π, il che significa che il loro andamento si ripete ogni 2π radianti.

Relazioni fondamentali e angoli negativi

La prima relazione fondamentale della trigonometria stabilisce che:

sin²(α) + cos²(α) = 1

Questa relazione deriva direttamente dal teorema di Pitagora applicato al triangolo rettangolo inscritto nella circonferenza goniometrica.

Definition: La prima relazione fondamentale esprime il legame tra seno e coseno di uno stesso angolo.

Per calcolare seno e coseno di angoli negativi, si può sfruttare la simmetria della circonferenza goniometrica:

• sin(-α) = -sin(α)
• cos(-α) = cos(α)

Example: Per calcolare sin(-15π/2), si può osservare che -15π/2 equivale a π/2 dopo aver fatto 7 giri completi in senso orario. Quindi, sin(-15π/2) = sin(π/2) = 1.

La comprensione di queste relazioni e proprietà è cruciale per manipolare espressioni trigonometriche e risolvere problemi avanzati di trigonometria.

Highlight: La capacità di lavorare con angoli negativi e di sfruttare le simmetrie della circonferenza goniometrica è essenziale per padroneggiare la trigonometria.