מירי
כיתה י · טריגונומטריה

משוואות טריגונומטריות תמיד יש עוד פתרון

במשוואה 2x + 1 = 7 יש פתרון אחד. במשוואה sin x = 0.5 יש המון: 30°, 150°, 390° ועוד. כאן תלמדו למצוא את כולם, בעזרת מעגל היחידה והגרף. במעבדה מזיזים מחוונים ורואים מה קורה, ובתרגול מקבלים רמזים במקום תשובות.

1

שני פתרונות בכל סיבוב

סינוס: x ו-180° − x

הסינוס הוא הגובה של הנקודה על המעגל. ישר אופקי בגובה k חותך את המעגל בשתי נקודות, אחת מכל צד של ציר y.

x = x₁ + 360°·n
x = 180° − x₁ + 360°·n

קוסינוס: x ו-−x

הקוסינוס הוא המרחק ימינה או שמאלה. ישר אנכי חותך את המעגל בשתי נקודות, אחת מעל ציר x ואחת מתחתיו.

x = ±x₁ + 360°·n

בתחום 0° עד 360° הפתרון השני הוא 360° − x₁.

הצעד הראשון תמיד: מבודדים את הסינוס או הקוסינוס. 2cos x − 1 = 0 הופך ל-cos x = 0.5, ורק אז לוחצים cos⁻¹. את x₁ נותן המחשבון, והמספר n הוא מספר שלם כלשהו (מספר הסיבובים).
2

מעבדה: ישר חותך מעגל וגל

בחרו סינוס או קוסינוס, והזיזו את k. הקו הוורוד הוא y = k. הנקודות הכחולות הן הפתרונות בין 0° ל-360°, גם על המעגל וגם על הגרף.

נסו את אלה:

ב-k = 1 הישר רק נוגע במעגל, ויש פתרון אחד בסיבוב. וכש-k גדול מ-1, הישר בכלל לא פוגש את המעגל: אין פתרון.

3

שלוש מלכודות

שכחו את הפתרון השני

המחשבון נותן רק x₁. ב-sin x = 0.5 הוא אומר 30°, אבל גם 150° פתרון.

הנוסחה הלא נכונה

לסינוס הפתרון השני הוא 180° − x₁. לקוסינוס הוא −x₁, כלומר 360° − x₁.

מתבלבלים? ציירו את המעגל ובדקו איפה הישר חותך.

זווית שלילית מהמחשבון

sin⁻¹(−0.5) = −30°. זה פתרון, אבל לא בתחום. מוסיפים 360°: 330°.

והשני: 180° − (−30°) = 210°.

בדיקה: הציבו כל פתרון במשוואה המקורית. ואם k גדול מ-1 או קטן מ-−1, עצרו: אין פתרון, כי סינוס וקוסינוס לא יוצאים מהתחום הזה.
4

דוגמה פתורה, צעד אחרי צעד

5

תרגול

מצאו את שני הפתרונות בין 0° ל-360°. עגלו למספר שלם. הסדר לא משנה.

6

שאלות שכולם שואלים

למה למשוואה טריגונומטרית יש הרבה פתרונות?

כי כל 360° חוזרים לאותה נקודה על המעגל, וסינוס וקוסינוס חוזרים על עצמם. לכן כותבים פתרון כללי עם + 360°·n, כאשר n מספר שלם.

איך מוצאים את הפתרון השני של sin x = k?

המחשבון נותן x₁ = sin⁻¹(k). הפתרון השני הוא 180° − x₁. למשל sin x = 0.5: x = 30° או x = 150°. בקוסינוס הפתרון השני הוא 360° − x₁.

מה עושים כש-sin x שווה למספר גדול מ-1?

אין פתרון. סינוס וקוסינוס הם שיעורים של נקודה על מעגל ברדיוס 1, ולכן הם תמיד בין −1 ל-1. המחשבון יראה הודעת שגיאה, וזה בסדר.