13.4 Wybrane wzory redukcyjne
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (2 pkt)
Oblicz
a) $\sin(180^\circ - 30^\circ)$
b) $\operatorname{tg}(90^\circ + 45^\circ)$
c) $\cos(180^\circ - 30^\circ)$
a) Wynik to $\sin(180^\circ - 30^\circ) = \frac{1}{2}$.
b) Wynikiem jest $\operatorname{tg}(90^\circ + 45^\circ) = -1$.
c) Ostateczny wynik wynosi $\cos(180^\circ - 30^\circ) = -\frac{\sqrt{3}}{2}$.
a) Obliczenie sinusa:
\[ \sin(180^\circ - 30^\circ) = \sin(30^\circ) = \frac{1}{2} \]
b) Obliczenie tangensa:
\[ \operatorname{tg}(90^\circ + 45^\circ) = -\operatorname{ctg}(45^\circ) = -1 \]
c) Obliczenie cosinusa:
\[ \cos(180^\circ - 30^\circ) = -\cos(30^\circ) = -\frac{\sqrt{3}}{2} \]
Zadanie 2 (3 pkt)
Oblicz, stosując wzory redukcyjne
a) $\cos 210^{\circ} \cdot \operatorname{tg} 135^{\circ}$
b) $\sin 300^{\circ} : \operatorname{ctg} 210^{\circ}$
a) Wynikiem działania jest $\frac{\sqrt{3}}{2}$.
b) Ostateczny wynik wynosi $-\frac{1}{2}$.
a) Obliczenie wartości $\cos 210^{\circ} \cdot \operatorname{tg} 135^{\circ}$:
\[ \cos 210^{\circ} = \cos(180^{\circ} + 30^{\circ}) = -\cos 30^{\circ} = -\frac{\sqrt{3}}{2} \]
\[ \operatorname{tg} 135^{\circ} = \operatorname{tg}(180^{\circ} - 45^{\circ}) = -\operatorname{tg} 45^{\circ} = -1 \]
\[ \cos 210^{\circ} \cdot \operatorname{tg} 135^{\circ} = \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right) \cdot (-1) = \frac{\sqrt{3}}{2} \]
b) Obliczenie wartości $\sin 300^{\circ} : \operatorname{ctg} 210^{\circ}$
\[ \sin 300^{\circ} = \sin(360^{\circ} - 60^{\circ}) = -\sin 60^{\circ} = -\frac{\sqrt{3}}{2} \]
\[ \operatorname{ctg} 210^{\circ} = \operatorname{ctg}(180^{\circ} + 30^{\circ}) = \operatorname{ctg} 30^{\circ} = \sqrt{3} \]
\[ \sin 300^{\circ} : \operatorname{ctg} 210^{\circ} = \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right) : \sqrt{3} = \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right) \cdot \frac{1}{\sqrt{3}} = -\frac{1}{2} \]
Zadanie 3 (4 pkt)
Wykaz, że dana liczba jest wymierna.
a) $(3 + \cos 120^\circ)(3 - \sin 210^\circ)$
b) $\sin 270^\circ + 4\cos 0^\circ - 3 \cdot \operatorname{tg} 0^\circ$
a) Wynikiem wyrażenia jest $\frac{35}{4}$, co jest liczbą wymierną.
b) Wynikiem wyrażenia jest $3$, co jest liczbą wymierną.
a) Obliczamy wartości funkcji trygonometrycznych:
\[ \cos 120^\circ = \cos(180^\circ - 60^\circ) = -\cos 60^\circ = -\frac{1}{2} \]
\[ \sin 210^\circ = \sin(180^\circ + 30^\circ) = -\sin 30^\circ = -\frac{1}{2} \]
Podstawiamy wartości do wyrażenia:
\[ \left(3 + \left(-\frac{1}{2}\right)\right)\left(3 - \left(-\frac{1}{2}\right)\right) = \left(3 - \frac{1}{2}\right)\left(3 + \frac{1}{2}\right) \]
Korzystamy ze wzoru skróconego mnożenia $(a-b)(a+b) = a^2 - b^2$:
\[ 3^2 - \left(\frac{1}{2}\right)^2 = 9 - \frac{1}{4} = \frac{36}{4} - \frac{1}{4} = \frac{35}{4} \]
Liczba $\frac{35}{4}$ jest wymierna.
b) Obliczamy wartości funkcji trygonometrycznych:
\[ \sin 270^\circ = -1 \]
\[ \cos 0^\circ = 1 \]
\[ \operatorname{tg} 0^\circ = 0 \]
Podstawiamy wartości do wyrażenia:
\[ -1 + 4 \cdot 1 - 3 \cdot 0 = -1 + 4 - 0 = 3 \]
Liczba $3$ jest wymierna.
Zadanie 4 (4 pkt)
Oblicz, bez użycia tablic trygonometrycznych i kalkulatora:
a) $ \sin 0^\circ \cdot \sin 30^\circ \cdot \sin 90^\circ $
b) $ \operatorname{tg} 20^\circ \cdot \operatorname{tg} 70^\circ \cdot \operatorname{tg} 45^\circ $
c) $ \operatorname{tg} 31^\circ \cdot \operatorname{tg} 33^\circ \cdot \operatorname{tg} 57^\circ \cdot \operatorname{tg} 59^\circ $
a) Wynik wyrażenia wynosi $0$.
b) Wartość wyrażenia jest równa $1$.
c) Obliczona wartość wyrażenia wynosi $1$.
a) Obliczenie iloczynu sinusów:Wartości funkcji trygonometrycznych dla kątów specjalnych to:\[ \sin 0^\circ = 0 \]\[ \sin 30^\circ = \frac{1}{2} \]\[ \sin 90^\circ = 1 \]Podstawiając te wartości do wyrażenia, otrzymujemy:\[ 0 \cdot \frac{1}{2} \cdot 1 \]Wykonując mnożenie:\[ 0 \]
b) Obliczenie iloczynu tangensów z użyciem tożsamości:Korzystamy z tożsamości $\operatorname{tg} (90^\circ - x) = \operatorname{ctg} x = \frac{1}{\operatorname{tg} x}$.Zatem:\[ \operatorname{tg} 70^\circ = \operatorname{tg} (90^\circ - 20^\circ) = \operatorname{ctg} 20^\circ = \frac{1}{\operatorname{tg} 20^\circ} \]Wartość tangensa dla kąta specjalnego:\[ \operatorname{tg} 45^\circ = 1 \]Podstawiając do wyrażenia:\[ \operatorname{tg} 20^\circ \cdot \frac{1}{\operatorname{tg} 20^\circ} \cdot 1 \]Upraszczając:\[ 1 \cdot 1 \]Ostateczny wynik to:\[ 1 \]
c) Obliczenie iloczynu tangensów z użyciem tożsamości:Ponownie korzystamy z tożsamości $\operatorname{tg} (90^\circ - x) = \operatorname{ctg} x = \frac{1}{\operatorname{tg} x}$Mamy:\[ \operatorname{tg} 59^\circ = \operatorname{tg} (90^\circ - 31^\circ) = \operatorname{ctg} 31^\circ = \frac{1}{\operatorname{tg} 31^\circ} \]oraz\[ \operatorname{tg} 57^\circ = \operatorname{tg} (90^\circ - 33^\circ) = \operatorname{ctg} 33^\circ = \frac{1}{\operatorname{tg} 33^\circ} \]Podstawiając do wyrażenia:\[ (\operatorname{tg} 31^\circ \cdot \frac{1}{\operatorname{tg} 31^\circ}) \cdot (\operatorname{tg} 33^\circ \cdot \frac{1}{\operatorname{tg} 33^\circ}) \]Upraszczając:\[ 1 \cdot 1 \]Ostateczny wynik to:\[ 1 \]
Zadanie 5 (5 pkt)
Wyznacz $\alpha$, $\alpha \in \langle 0^{\circ}, 360^{\circ} \rangle$, wiedząc, że:
a) $\tan \alpha = \sqrt{3}$ i $\sin \alpha < 0$
b) $\cos \alpha = -\frac{\sqrt{3}}{2}$ i $\tan \alpha < 0$
c) $\sin \alpha = -\frac{1}{2}$ i $\cos \alpha > 0$
a) Kąt $\alpha$ wynosi $240^{\circ}$.
b) Kąt $\alpha$ wynosi $150^{\circ}$.
c) Kąt $\alpha$ wynosi $330^{\circ}$.
a) Obliczenie kąta dla $\tan \alpha = \sqrt{3}$ i $\sin \alpha < 0$:
Kąty, dla których $\tan \alpha = \sqrt{3}$ w przedziale $\langle 0^{\circ}, 360^{\circ} \rangle$ to $60^{\circ}$ i $240^{\circ}$.
Warunek $\sin \alpha < 0$ jest spełniony dla kątów z III lub IV ćwiartki.
Kąt $60^{\circ}$ leży w I ćwiartce, gdzie $\sin \alpha > 0$.
Kąt $240^{\circ}$ leży w III ćwiartce, gdzie $\sin \alpha < 0$.
Zatem:
\[ \alpha = 240^{\circ} \]
b) Obliczenie kąta dla $\cos \alpha = -\frac{\sqrt{3}}{2}$ i $\tan \alpha < 0$:
Kąty, dla których $cos \alpha = -\frac{\sqrt{3}}{2}$ w przedziale $\langle 0^{\circ}, 360^{\circ} \rangle$ to $150^{\circ}$ i $210^{\circ}$.
Warunek $\tan \alpha < 0$ jest spełniony dla kątów z II lub IV ćwiartki.
Kąt $150^{\circ}$ leży w II ćwiartce, gdzie $\tan \alpha < 0$.
Kąt $210^{\circ}$ leży w III ćwiartce, gdzie $\tan \alpha > 0$.
Zatem:
\[ \alpha = 150^{\circ} \]
c) Obliczenie kąta dla $\sin \alpha = -\frac{1}{2}$ i $\cos \alpha > 0$:
Kąty, dla których $\sin \alpha = -\frac{1}{2}$ w przedziale $\langle 0^{\circ}, 360^{\circ} \rangle$ to $210^{\circ}$ i $330^{\circ}$.
Warunek $\cos \alpha > 0$ jest spełniony dla kątów z I lub IV ćwiartki.
Kąt $210^{\circ}$ leży w III ćwiartce, gdzie $\cos \alpha < 0$.
Kąt $330^{\circ}$ leży w IV ćwiartce, gdzie $\cos \alpha > 0$.
Zatem:
\[ \alpha = 330^{\circ} \]
Grupa B
Zadanie 1 (2 pkt)
Oblicz
a) $\sin(180^\circ - 60^\circ)$
b) $\operatorname{tg}(90^\circ + 60^\circ)$
c) $\cos(180^\circ - 45^\circ)$
a) Wynik to $\sin(180^\circ - 60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2}$.
b) Wynikiem jest $\operatorname{tg}(90^\circ + 60^\circ) = -\frac{\sqrt{3}}{3}$.
c) Ostateczny wynik wynosi $\cos(180^\circ - 45^\circ) = -\frac{\sqrt{2}}{2}$.
Zadanie 2 (3 pkt)
Oblicz, stosując wzory redukcyjne
a) $\cos 135^{\circ} \cdot \operatorname{tg} 210^{\circ}$
b) $\sin 150^{\circ} : \operatorname{ctg} 330^{\circ}$
a) Wynikiem działania jest $-\frac{\sqrt{6}}{6}$.
b) Ostateczny wynik wynosi $-\frac{\sqrt{3}}{6}$.
Zadanie 3 (4 pkt)
Wykaz, że dana liczba jest wymierna.
a) $(4 + \sin 330^\circ)(4 - \cos 240^\circ)$
b) $\operatorname{tg} 45^\circ + 5\cos 90^\circ - 4 \cdot \sin 180^\circ$
a) Wynikiem wyrażenia jest $\frac{63}{4}$, co jest liczbą wymierną.
b) Wynikiem wyrażenia jest $1$, co jest liczbą wymierną.
Zadanie 4 (4 pkt)
Oblicz, bez użycia tablic trygonometrycznych i kalkulatora:
a) $ \sin 90^\circ \cdot \sin 45^\circ \cdot \sin 30^\circ $
b) $ \operatorname{tg} 1^\circ \cdot \operatorname{tg} 89^\circ \cdot \cos 0^\circ $
c) $ \operatorname{tg} 29^\circ \cdot \operatorname{tg} 35^\circ \cdot \operatorname{tg} 55^\circ \cdot \operatorname{tg} 61^\circ $
a) Wynik wyrażenia wynosi $\frac{\sqrt{2}}{4}$.
b) Wartość wyrażenia jest równa $1$.
c) Obliczona wartość wyrażenia wynosi $1$.
Zadanie 5 (5 pkt)
Wyznacz $\alpha$, $\alpha \in \langle 0^{\circ}, 360^{\circ} \rangle$, wiedząc, że:
a) $\tan \alpha = -1$ i $\cos \alpha > 0$
b) $\cos \alpha = -\frac{1}{2}$ i $\sin \alpha < 0$
c) $\sin \alpha = -\frac{\sqrt{2}}{2}$ i $\cos \alpha < 0$
a) Kąt $\alpha$ wynosi $315^{\circ}$.
b) Kąt $\alpha$ wynosi $240^{\circ}$.
c) Kąt $\alpha$ wynosi $225^{\circ}$.
