M_R_W07_M1 Funkcje trygonometryczne w trójkącie prostokątnym
3. Tangens kąta ostrego w trójkącie prostokątnym
Czy możliwe jest, aby zmierzyć wysokość drzewa lub szerokość rzeki, mając do dyspozycji zwykłą miarkę i narzędzie do mierzenia kątów? Funkcje trygonometryczne mają szerokie zastosowanie m.in. w nawigacji, kartografii, czy geodezji.
Słowo tangens pochodzi od łacińskiego tangere – dotykający, styczny, co oznaczało długość odcinka stycznego do okręgu jednostkowego.

Podczas lekcji wprowadzimy definicję funkcji tangens w kontekście trójkąta prostokątnego.
Poznasz definicję funkcji tangens kąta ostrego w trójkącie prostokątnym.
Wyznaczysz wartości funkcji tangens dla niektórych kątów.
Zastosujesz definicję funkcji tangens w trójkącie prostokątnym oraz jej własności do rozwiązywania problemów matematycznych.
Sinusem kąta ostrego w trójkącie prostokątnym nazywamy stosunek długości przyprostokątnej leżącej naprzeciwko kąta do długości przeciwprostokątnej.
Cosinusem kąta ostrego w trójkącie prostokątnym nazywamy stosunek długości przyprostokątnej leżącej przy tym kącie do długości przeciwprostokątnej.
Tangensem kąta ostrego w trójkącie prostokątnym nazywamy stosunek długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw tego kąta do długości przyprostokątnej leżącej przy tym kącie.

Do oznaczenia funkcji tangens używa się skrótu tg.
Wzór funkcji możemy zapisać słownie:
Zapisując wzór za pomocą symboli matematycznych, mamy, że:
Z przyjętych oznaczeń wynika, że , więc .
Odwrotność funkcji tangens możemy przedstawić jako funkcję cotangens, co zapisujemy w skrócie:
W wielu krajach do oznaczenia funkcji tangens używa się skrótu . Stąd w wielu programach komputerowych, aby wyznaczyć tangens danego kąta musimy użyć właśnie tego skrótu.
Obliczymy wartości tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym z rysunku.

Oznaczmy długość brakującej przyprostokątnej jako .
Z twierdzenia Pitagorasa otrzymujemy, że .
Z równania wynika, że , zatem lub .
Ponieważ , więc .
Z definicji funkcji tangens otrzymujemy, że:
,
.
Wyznaczymy tangens mniejszego kąta ostrego w trójkącie prostokątnym, którego boki są kolejnymi liczbami naturalnymi.
Rozwiązanie:
Narysujmy trójkąt prostokątny i wprowadźmy oznaczenia, jak na rysunku.

W celu wyznaczenia wartości rozwiążemy równanie, korzystając z twierdzenia Pitagorasa:
Zatem
Wobec tego lub .
Czyli długości boków trójkąta wynoszą odpowiednio: , , .
Tangens mniejszego kąta ostrego wynosi:
Wyznaczymy wartości tangensów niektórych kątów ostrych. Wykorzystamy do tego trójkąty charakterystyczne.

Korzystając z definicji funkcji tangens otrzymujemy, że:
Wyznaczymy wartość wyrażenia .
Po podstawieniu mamy
.
Sprawdzimy, czy prawdziwa jest równość:
.
Rozwiązanie:
Po podstawieniu odpowiednich wartości, mamy:
.
Zatem równość jest prawdziwa.
Wiadomo, że suma tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnymtangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym wynosi . Obliczymy iloczyn sinusów tych kątów.
Wprowadźmy oznaczenia, jak na rysunku.

Z rysunku mamy, że oraz .
Wiadomo, że .
Stosując oznaczenia z rysunku, otrzymujemy równanie:
.
Po sprowadzeniu do wspólnego mianownika otrzymujemy, że:
.
Z twierdzenia Pitagorasa wynika, że , więc mamy zależność .
Równanie możemy zapisać w postaci .
Zatem .
Z definicji funkcji sinus otrzymujemy, że .
Wyznaczymy długości przyprostokątnych w trójkącie prostokątnym o przeciwprostokątnej długości , jeżeli wiadomo, że tangens jednego kąta ostrego jest dwa razy większy od tangensa drugiego kąta ostrego.

Z warunków zadania wynika, że oraz .
Z trójkąta prostokątnego z rysunku mamy, że oraz .
Po podstawieniu do zależności mamy, że:
, czyli .
Zatem lub .
Ponieważ i , więc .
Z twierdzenia Pitagorasa wynika, że , więc .
Zatem , czyli lub .
Ponieważ , więc .
Czyli .
Zatem przyprostokątne mają długości oraz .
Funkcja tangens jest funkcją rosnącą dla .
Zapoznaj się z animacją dotyczącą definicji funkcji tangens oraz wyznaczania tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1AsYxX0wYpbI
Film nawiązujący do treści lekcji dotyczącej tangensa kąta ostrego w trójkącie prostokątnym.
Wyznacz tangensy kątów ostrych w trójkącie prostokątnym, jeżeli długości jego boków są kolejnymi liczbami parzystymi.
Dla kąta tangens jest funkcją rosnącą.
Wykażemy, że jeśli i jest kątem ostrym, to .
Rozwiązanie:
Naszkicujmy trójkąt prostokątny o przyprostokątnych długości i oraz kącie ostrym .

Z rysunku możemy odczytać, że .
Dorysujemy odcinek tak, jak na rysunku i wprowadźmy oznaczenie kąta .

Zauważmy, że .
Równość ta zachodzi dla .
Ponieważ , zatem .
Wykażemy, że w dowolnym trójkącie prostokątnym o kątach ostrych i zachodzą następujące zależności:
,
.
Rozwiązanie:
Dowody równości przeprowadzimy z wykorzystaniem rysunku poniżej.

Z rysunku możemy odczytać, że oraz .
Zatem mamy:
,
Obliczymy tangensy kątów ostrych wyznaczonych przez środkową trójkątaśrodkową trójkąta prostokątnego równoramiennego, poprowadzoną do ramienia tego trójkąta.
Rozwiązanie:
Narysujmy trójkąt prostokątny równoramienny, poprowadźmy odpowiednią środkową trójkąta i wprowadźmy oznaczenia, jak na rysunku:

Zauważmy, że .
Korzystając z definicji funkcji tangens otrzymujemy, że:
Wiadomo, że suma tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym wynosi . Obliczymy sumę kwadratów tych tangensów.
Wprowadźmy oznaczenia:
oraz – kąty ostre w trójkącie prostokątnym.
Wiadomo, że .
Podnosimy wyrażenie do kwadratu. Otrzymujemy:
.
Wiadomo, że , zatem:
.
Po przekształceniu otrzymujemy, że:
.
Zapoznaj się z infografiką, a następnie wykonaj polecenie.
Z twierdzenia Pitagorasa mamy, że
pięć indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, plus, x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, trzynaście indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego,
czyli x indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, równa się, sto czterdzieści cztery,
stąd x, równa się, dwanaście.
sinus alfa, równa się, początek ułamka, pięć, mianownik, dwanaście, koniec ułamka, sinus BETA, równa się, początek ułamka, dwanaście, mianownik, pięć, koniec ułamka
Wyznacz długości przyprostokątnych w trójkącie prostokątnym o przeciwprostokątnej długości , jeżeli wiadomo, że tangens jednego kąta ostrego jest trzy razy większy od tangensa drugiego kąta ostrego.
Wiadomo, że suma tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym wynosi . Wyznacz iloczyn cosinusów tych kątów.
Wyznacz odwrotność sumy kwadratów tangensów kątów ostrych w trójkącie prostokątnym, jeżeli suma tych tangensów wynosi .
Słownik
stosunek długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta do długości przyprostokątnej leżącej przy kącie
odcinek łączący wierzchołek trójkąta ze środkiem przeciwległego boku trójkąta


