Trig - Bevise kofunksjon-identiteter for θ>π/2

Mange finner bevis vanskelig. Her er rom for spørsmål vedrørende bevis, og for å dele dine bevis med andre. Vi tenker først og fremst videregående nivå, men det er ingen begrensninger her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Post Reply
Aleks855
Rasch
Rasch
Posts: 6873
Joined: 19/03-2011 15:19
Location: Trondheim
Contact:

Satt og kikka litt gjennom en R2-bok jeg har liggende, og la merke til (enda) et hull i bevisføringa til boka.

Vi opplyses om at sin(π2θ)=cos(θ) og vice versa (som jeg har oppdaget kalles "kofunksjon-identiteter"), og det føres et lite bevis som bruker en rettvinklet trekant. Og det er jo et fint bevis, men problemet er at vi nå kun har bevist det for θ[0,π/2].

Det står videre at dette KAN bevises for alle θ ved å bruke enhetssirkelen, men jeg kommer ikke helt i mål der.

Det jeg har prøvd er å illustrere problemet, og se at det gir mening. Legger merke til at hvis vi lar α=π/2θ, så kan vi lage to rektangler, der den ene har sidelengdene cosθ, sinθ og den andre har cosα, sinα, og det kan jo se ut som at de to rektanglene er roterte versjoner av hverandre.

Alternative enkle bevis er å bruke andre trig-identiteter, eksempelvis sin(π/2θ)=sin(π/2+(θ))=sin(π/2)cos(θ)+cos(π/2)sin(θ)=cos(θ)=cosθ.

Men jeg tenker at det hadde vært penere med et enhetssirkel-bevis som tar utgangspunkt i allerede kjent kunnskap fra tidligere kurs som 1T og R1. Litt fordi jeg synes enhetssirkel-baserte bevis er for gode til å hoppe over, og litt fordi man slipper å bekymre seg for å måtte grave dypere og bevise de identitetene man trenger. Nå er jo cos(θ)=cos(θ) i seg selv et fint eksempel på noe som kan illustreres med enhetssirkelen, forsåvidt.

Lurer altså på om det samme gjelder for kofunksjon-identitetene?
Image
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

Ta utgangspunkt i hvordan de trigonometriske funksjonene er definert på enhetssirkelen for alle vinkler θ:

Definisjon:
cosθ= x-koordinaten til punktet på enhetssirkelen som svarer til vinkel θ med x-aksen.
sinθ= y-koordinaten etc.


Betrakt en vinkel π2θπ.

Image

a og b er sidelengdene (absoluttverdien) som vist i figuren.

Nå ser vi direkte fra figuren og definisjonen at cosθ=a. I tillegg er sin(θπ2)=a, så cosθ=sin(θπ2).

For en 0θπ2, vis ved hjelp av enkel geometri og definisjonen av sinus på enhetssirkelen at sinθ=sinθ.

Dermed følger at cosθ=sin(θπ2)=sin(π2θ) for vinkler π2θπ.
Aleks855
Rasch
Rasch
Posts: 6873
Joined: 19/03-2011 15:19
Location: Trondheim
Contact:

Utmerket! Er med på hele utregningen, bortsett fra én ting.
Gustav wrote:I tillegg er sin(θπ2)=a
Denne ser jeg ikke helt trivielt fra illustrasjonen. Sannsynligvis noe veldig åpenbart jeg bare er blind for. θπ2 blir jo θ men rotert tilbake med π/2 og jeg ser ikke umiddelbart hvordan vi kan se at vi får sin(θπ2)=a=cos(θ).

Prøvde å se hva slags resultater som kan vises veldig lett på 5-6 minutter med betrakting av enhetssirkelen, uten å kludre til det blir rotete og uoversiktelig, og fant disse.

Image

Selvfølgelig mye mer som kan vises med litt mer tid, men kjørte bare en "dry-run" av en video for å se hva som lar seg gjøre på rimelig tid.
Image
Markus
Fermat
Fermat
Posts: 767
Joined: 20/09-2016 13:48
Location: NTNU

Tror noe ala dette bør fungere. Betrakt følgende figur
Image

Lar i likhet med Gustav a,b være absoluttverdien av sidelengdene. Hvis vi først "vrir" oss θ mot høyre og deretter π2 bakover får vi en rettvinklet trekant. Ved å bruke vinkelsum i en trekant gjentatte ganger og at en halv omdreining rundt enhetssirkelen er π får vi de følgende vinklene og det er derifra lett å vise at de to trekantene er like. Herifra følger det at sin(θπ2)=a. For øvrig; du har vist at sin(x)=sin(x), og dermed har vi sin(π2θ)=sin((θπ2))=sin(θπ2)=a, og siden cos(θ)=a er vi ferdige.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

Image

Det skulle da være ganske greit å se at sin(θπ2)=a utfra figuren over.
Aleks855
Rasch
Rasch
Posts: 6873
Joined: 19/03-2011 15:19
Location: Trondheim
Contact:

Kjempebra! Jeg overså rett og slett formlikheten, men vinkelsummen røper jo det. Tusen takk, begge to!
Image
Post Reply