Trigonometri

Trigonometri Konu Anlatımı

AYT10 dakikalık okuma

Trigonometri: dönen bir kolun dik üçgen izdüşümlerini ve oluşan dalga izini gösteren düzenek üzerinde çalışan iki öğrenci

Trigonometri, açılar ile uzunluklar arasındaki ilişkiyi inceleyen matematik dalıdır. Bir dik üçgenin kenar oranlarıyla başlar, birim çemberle bütün açılara genişler ve dönen bir hareketin ürettiği dalgaları tanımlar. Bu yazıda açı ölçü birimlerini, derece ve radyan dönüşümünü, esas ölçüyü, dik üçgende sinüs, kosinüs, tanjant ve kotanjantı, özel açıların değerlerini, bölgelere göre işaretleri, temel özdeşliği, tümler açıları, periyodu ve grafikleri çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Trigonometri nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için dik üçgeni, Pisagor bağıntısını ve fonksiyon kavramını biliyor olman yeterli.

Fonksiyonlar için Fonksiyonlar Konu Anlatımı yazısına göz at.

Trigonometri sözcüğü Yunanca üçgen ve ölçme anlamındaki iki kelimeden gelir. Başlangıçta bir üçgenin açılarından kenar uzunluklarını hesaplamak için geliştirilmiştir: bir ağacın boyunu gölgesinden ya da bir nehrin genişliğini karşı kıyıdaki bir noktaya bakış açısından bulmak gibi.

Bugün trigonometri çok daha geniş bir alanı kapsar. Kapaktaki düzenek bunu özetliyor: çember üzerinde dönen bir kolun yatay ve dikey izdüşümleri, zaman içinde çizildiğinde bir dalga oluşturur. Ses, ışık ve alternatif akım gibi tekrar eden bütün olaylar bu dalgalarla anlatılır.

Hap bilgi

Trigonometri, açılar ile uzunluklar arasındaki ilişkiyi inceler.

Dik üçgenle başlar, birim çemberle bütün açılara genişler.

Açı ölçü birimleri

Açılar iki birimle ölçülür. Derece, tam dönüşün 360 eşit parçasından biridir. Radyan ise çemberde yarıçap uzunluğundaki bir yayı gören merkez açıdır. Tam dönüş 360∘ ya da 2π radyandır; bu yüzden 180∘=π radyandır.

Derece30∘45∘60∘90∘180∘360∘
Radyanπ6π4π3π2π2π

Radyan, matematikte doğal olan birimdir: yay uzunluğu yarıçap ile radyan cinsinden açının çarpımıdır. Bu yüzden ileri konularda, özellikle türev ve integralde, açılar hep radyanla ölçülür.

Derece ve radyan dönüşümü

Derece ile radyan arasındaki dönüşüm, 180∘=π eşitliğinden gelen bir orantıyla yapılır. Derece cinsinden ölçü D, radyan cinsinden ölçü R ise:

D180=Rπ

Örnek

150∘ ve 2π3 radyan verilsin.

Birincisini radyana, ikincisini dereceye çevirelim.

R=150180π=5π6.

D=23·180=120∘.

Dikkat

Radyanı derece gibi yazmak.

π6 bir radyan ölçüsüdür ve 30∘ ye eşittir. π nin sayısal değeri yaklaşık 3,14 tür; bu yüzden π radyan yaklaşık 3,14 radyan, yani 180∘ dir. Radyanı dereceyle karıştırmamak için birim her zaman açıkça düşünülmelidir.

Yay uzunluğu ve radyan

Radyanın asıl kullanışlılığı yay uzunluğu hesabında görülür. Yarıçapı r olan bir çemberde radyan cinsinden θ açısının gördüğü yayın uzunluğu l=r·θ dır. Derece kullanılsaydı formüle π180 çarpanı eklenmesi gerekirdi.

Örnek

Yarıçapı 6 santimetre olan bir çemberde π3 radyanlık merkez açı verilsin.

Açının gördüğü yayın uzunluğunu bulalım.

l=6·π3=2π santimetre.

Bu uzunluk çevrenin, yani 12π nin altıda biridir; açı da tam dönüşün altıda biridir.

Yönlü açı ve esas ölçü

Trigonometride açılar yönlüdür: saat yönünün tersine dönüş pozitif, saat yönünde dönüş negatif kabul edilir. Tam dönüş eklenip çıkarıldığında kol aynı yere geldiği için bir açının 0∘ ile 360∘ arasındaki eş değerine esas ölçü denir.

Örnek

750∘ ve −60∘ açıları verilsin.

Esas ölçülerini bulalım.

750∘−2·360∘=30∘.

−60∘+360∘=300∘.

Esas ölçüsü aynı olan açıların bütün trigonometrik değerleri de aynıdır, çünkü kolları aynı yerdedir. Bu yüzden büyük açıların değerleri hesaplanırken önce esas ölçü bulunur. Radyan cinsinden verilen açılarda da aynı yol izlenir; bu kez eklenip çıkarılan tam dönüş 2π dir.

Dik üçgende trigonometrik oranlar

Bir dik üçgende dar açılardan biri α olsun. Bu açının karşısındaki kenara karşı dik kenar, yanındaki dik kenara komşu dik kenar, dik açının karşısındaki en uzun kenara hipotenüs denir. Dört temel oran şöyle tanımlanır:

OranTanım
sinαKarşı dik kenar / hipotenüs
cosαKomşu dik kenar / hipotenüs
tanαKarşı dik kenar / komşu dik kenar
cotαKomşu dik kenar / karşı dik kenar
Örnek

Dik kenarları 3 ve 4 olan bir dik üçgende 3 birimlik kenarın karşısındaki açı α olsun.

Dört oranı bulalım.

Hipotenüs: 9+16=5.

sinα=35, cosα=45, tanα=34, cotα=43.

Oranların ayrıntısı Trigonometrik Oranlar: Sinüs, Kosinüs, Tanjant ve Kotanjant yazısında.

Özel açıların değerleri

30∘, 45∘ ve 60∘ açılarının trigonometrik değerleri çok sık kullanılır ve ezberlenir. Bu değerler iki özel üçgenden elde edilir.

Açısincostan
30∘123233
45∘22221
60∘32123

Kenarı 2 olan bir eşkenar üçgen ortadan ikiye bölünürse açıları 30∘, 60∘ ve 90∘ olan, kenarları 1, 3 ve 2 olan bir dik üçgen elde edilir. Dik kenarları 1 olan ikizkenar dik üçgenin hipotenüsü ise 2 dir ve açıları 45∘ dir. Tablodaki bütün değerler bu iki üçgenden okunur. Tabloyu ezberlemek yerine bu iki üçgeni zihinde çizmek, unutulan bir değeri birkaç saniyede yeniden bulmayı sağlar.

0 ve 90 derecede değerler

Özel açılar tablosu 0∘ ve 90∘ değerleriyle tamamlanır. Birim çemberde 0∘ noktası (1,0), 90∘ noktası (0,1) dir; kosinüs yatay, sinüs dikey koordinat olduğu için değerler doğrudan okunur.

Açısincostan
0∘010
90∘10Tanımsız

tan90∘ tanımsızdır, çünkü tanjant sinüsün kosinüse bölümüdür ve cos90∘=0 dır. Grafikte bu durum, tanjant eğrisinin 90∘ yaklaştıkça sınırsız büyümesi olarak görülür.

Birim çembere geçiş

Dik üçgen tanımı yalnızca 0∘ ile 90∘ arasındaki açılar için geçerlidir. Bütün açılar için merkezi başlangıç noktası, yarıçapı 1 olan birim çember kullanılır. Pozitif x ekseninden başlayarak θ kadar dönen yarıçapın ucundaki noktanın koordinatları (cosθ,sinθ) dir.

Bu tanım dar açılar için dik üçgen tanımıyla aynı sonucu verir, çünkü hipotenüs 1 olunca sinüs karşı kenarın, kosinüs komşu kenarın uzunluğuna eşit olur. Ayrıntısı Birim Çember Konu Anlatımı yazısında.

Bölgelere göre işaretler

Birim çemberdeki noktanın koordinatları bölgeye göre işaret değiştirdiği için trigonometrik değerlerin işaretleri de bölgeye bağlıdır. Sinüs noktanın yüksekliği, kosinüs yatay konumu olduğu için işaretler doğrudan koordinatlardan okunur.

BölgeAçı aralığıPozitif olanlar
I0∘ ile 90∘Hepsi
II90∘ ile 180∘sin
III180∘ ile 270∘tan ve cot
IV270∘ ile 360∘cos
Örnek

sin150∘ ve cos150∘ değerleri istensin.

İşaretlerini ve değerlerini bulalım.

150∘ ikinci bölgededir; sinüs pozitif, kosinüs negatiftir.

150∘ nin 180∘ ye uzaklığı 30∘ dir: sin150∘=12 ve cos150∘=−32.

Değerlerin sınırları

Birim çemberdeki noktanın koordinatları −1 ile 1 arasında olduğu için sinüs ve kosinüs hiçbir zaman bu aralığın dışına çıkmaz. Bu sınır, bazı denklemlerin çözümsüz olduğunu hemen gösterir ve trigonometrik ifadelerin alabileceği değerleri belirler.

Örnek

sinx=2 denklemi ve 3sinx+1 ifadesi verilsin.

Denklemin çözümü olup olmadığını ve ifadenin alabileceği değerleri bulalım.

Sinüs en fazla 1 olabileceği için sinx=2 denkleminin çözümü yoktur.

−1≤sinx≤1 ise −2≤3sinx+1≤4 tür; ifade −2 ile 4 arasındaki değerleri alır.

İkinci bölgede bir orandan diğerlerine

Temel özdeşlik bir oranın karesini verir; kökün işareti ise açının bölgesinden belirlenir. Bölge bilgisi olmadan sonuç iki olasılıklı kalır, bu yüzden sorular bölgeyi mutlaka belirtir.

Örnek

cosθ=−513 ve θ ikinci bölgede olsun.

sinθ ve tanθ değerlerini bulalım.

sin2θ=1−25169=144169; ikinci bölgede sinüs pozitif: sinθ=1213.

tanθ=1213:(−513)=−125.

Temel özdeşlik

Birim çemberdeki nokta x2+y2=1 denklemini sağladığı için her açı için şu eşitlik doğrudur. Bu, trigonometrinin en temel özdeşliğidir ve Pisagor bağıntısının trigonometrik biçimidir:

sin2θ+cos2θ=1

Örnek

sinθ=35 ve θ birinci bölgede olsun.

Diğer oranları bulalım.

cos2θ=1−925=1625; birinci bölgede kosinüs pozitif olduğu için cosθ=45.

tanθ=34 ve cotθ=43.

Tanjant ve kotanjant da sinüs ve kosinüs cinsinden yazılır: tanθ=sinθcosθ ve cotθ=cosθsinθ. Bu yüzden tanθ·cotθ=1 dir. Özdeşliklerin ayrıntısı Trigonometrik Özdeşlikler ve Formüller yazısında.

Tümler açılar

Toplamları 90∘ olan açılara tümler açılar denir. Bir dik üçgende iki dar açı tümlerdir ve birinin karşı kenarı ötekinin komşu kenarıdır. Bu yüzden bir açının sinüsü, tümlerinin kosinüsüne eşittir:

sin(90∘−x)=cosx

Örnek

sin20∘ ile cos70∘ karşılaştırılsın.

İki değerin ilişkisini bulalım.

20∘+70∘=90∘; açılar tümlerdir.

sin20∘=cos70∘ tir.

Kosinüs adındaki "ko" öneki de buradan gelir: kosinüs, tümler açının sinüsüdür. Kotanjant da aynı biçimde tümler açının tanjantıdır. Örneğin cot30∘=tan60∘=3 tür.

Negatif açılar ve bütünler açılar

Negatif bir açı, pozitif açının x eksenine göre yansımasıdır: nokta aynı yatay konumda kalır, yüksekliği işaret değiştirir. Bu yüzden cos(−x)=cosx ve sin(−x)=−sinx tir. Toplamları 180∘ olan bütünler açılarda ise nokta y eksenine göre yansır: sin(180∘−x)=sinx ve cos(180∘−x)=−cosx tir.

Örnek

sin(−30∘), cos(−60∘) ve sin120∘ değerleri istensin.

Değerleri bulalım.

sin(−30∘)=−sin30∘=−12 ve cos(−60∘)=cos60∘=12.

sin120∘=sin60∘=32.

Periyot

Birim çemberde bir tam dönüş sonra nokta aynı yere geldiği için sinüs ve kosinüsün değerleri her 360∘ de bir tekrar eder. Tanjant ve kotanjant ise her 180∘ de bir tekrar eder, çünkü yarım dönüşte noktanın iki koordinatı birlikte işaret değiştirir ve oranları aynı kalır.

FonksiyonPeriyot
sin ve cos360∘ ya da 2π
tan ve cot180∘ ya da π
Örnek

sin390∘ ve tan225∘ değerleri istensin.

Değerleri bulalım.

sin390∘=sin30∘=12.

tan225∘=tan45∘=1.

Grafikler

Sinüs ve kosinüs fonksiyonlarının grafikleri, −1 ile 1 arasında salınan dalgalardır. Sinüs grafiği başlangıç noktasından başlar; kosinüs grafiği ise aynı dalganın π2 kadar sola kaydırılmış hâlidir.

xyπ/2π3π/22π-1,5-1-0,50,511,50y = sin xy = cos x
y = sin x ve y = cos x grafikleri

Grafikler, kapaktaki düzeneğin çizdiği dalganın matematiksel karşılığıdır: dönen kolun yüksekliği sinüsü, yatay konumu kosinüsü verir. Ayrıntısı Trigonometrik Fonksiyonların Grafikleri yazısında.

Basit bir trigonometrik denklem

Trigonometrik denklemlerde bilinmeyen bir açıdır ve çözüm, verilen değeri üreten açıları aramaktır. Periyodiklik yüzünden bu denklemlerin genellikle sonsuz çözümü vardır; bu yüzden çözümler çoğu zaman belirli bir aralıkta istenir.

Örnek

[0,2π) aralığında sinx=12 denklemi verilsin.

Çözümleri bulalım.

Sinüsü 12 olan açılardan biri π6 dir.

Sinüs ikinci bölgede de pozitiftir: π−π6=5π6. Çözümler π6 ve 5π6 dir.

Genel çözüm, katlı açılar ve ikinci dereceden denklemler için Trigonometrik Denklemler Nasıl Çözülür? yazısına bakabilirsin.

Dik üçgen uygulaması

Trigonometrinin en eski kullanımı, doğrudan ölçülemeyen uzunlukları bir açı ve bir uzunluk yardımıyla hesaplamaktır. Hangi oranın kullanılacağı, bilinen ve istenen kenarların açıya göre konumuna bağlıdır.

Örnek

10 metrelik bir merdiven duvara, yerle 60∘ açı yapacak biçimde dayanmış.

Merdivenin duvarda ulaştığı yüksekliği ve duvardan uzaklığını bulalım.

Yükseklik karşı dik kenardır: 10·sin60∘=53, yaklaşık 8,66 metre.

Uzaklık komşu dik kenardır: 10·cos60∘=5 metre.

Gölgeden yükseklik

Trigonometrinin klasik kullanımlarından biri, bir cismin yüksekliğini gölgesinden bulmaktır. Güneş ışınlarının yerle yaptığı açı ve gölgenin uzunluğu biliniyorsa yükseklik tanjantla hesaplanır, çünkü yükseklik karşı dik kenar, gölge komşu dik kenardır.

Örnek

Bir ağacın gölgesi 10 metre ve güneş ışınları yerle 30∘ açı yapıyor.

Ağacın boyunu bulalım.

tan30∘=h10.

h=10·33=1033, yaklaşık 5,77 metre.

Sadeleştirmede temel özdeşlik

Temel özdeşlik yalnızca değer bulmak için değil, ifadeleri sadeleştirmek için de kullanılır. 1−cos2x ifadesi sin2x olarak, 1−sin2x ifadesi de cos2x olarak yazılabilir.

Örnek

1−cos2xsinx ifadesi verilsin, sinx≠0.

İfadeyi sadeleştirelim.

Pay sin2x olarak yazılır.

sin2xsinx=sinx.

Eğim ve tanjant

Bir doğrunun eğimi, x ekseniyle yaptığı açının tanjantına eşittir. Eğim, yatayda bir birim ilerlerken dikeyde ne kadar yükselindiğini gösterir; bu da karşı kenarın komşu kenara oranıdır.

Örnek

y=x ve y=3x doğruları verilsin.

x ekseniyle yaptıkları açıları bulalım.

y=x doğrusunun eğimi 1 dir ve tan45∘=1 olduğu için açı 45∘ dir.

y=3x doğrusunun eğimi 3 tür ve açı 60∘ dir.

Sınavda trigonometri

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) trigonometri; derece ve radyan dönüşümü, esas ölçü, özel açıların değerleri, bölgelere göre işaretler, özdeşlikler, denklemler ve grafikler biçiminde karşına çıkabilir.

Dik üçgende oranlar ve özel açılar, geometri sorularının içinde de sık kullanılır.

Trigonometri sorularında ilk adım açıyı esas ölçüye indirmek ve hangi bölgede olduğunu belirlemektir. Bölge işareti, özel açı değeri ise sayısal büyüklüğü verir; ikisi birleştirildiğinde değer bulunur.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
π yi 180 sayısı sanmakπ radyan 180∘ ye eşittir
Sinüsü komşu kenarla kurmakSinüs karşı kenar bölü hipotenüs
İkinci bölgede kosinüsü pozitif almakİkinci bölgede yalnız sinüs pozitif
sin2θ yı sin(θ2) sanmak(sinθ)2 demektir
Tanjantın periyodunu 360∘ almakTanjantın periyodu 180∘
Denklemde yalnız bir çözüm yazmakAralıktaki bütün çözümler yazılır

Bu hataların çoğu, birim çember düşünülmeden ezbere çalışılmasından doğar. Her değerin birim çemberdeki bir noktanın koordinatı olduğu akılda tutulursa işaretler ve periyotlar kendiliğinden anlaşılır.

Hap bilgi özeti

  1. Trigonometri, açılar ile uzunluklar arasındaki ilişkiyi inceler.

    Dik üçgenle başlar, birim çemberle bütün açılara genişler.

Sık sorulanlar

Trigonometri nedir?

Açılar ile uzunluklar arasındaki ilişkiyi inceleyen matematik dalıdır. Dik üçgenin kenar oranlarıyla başlar ve birim çemberle bütün açılara genişler.

Radyan nedir?

Yarıçap uzunluğundaki bir yayı gören merkez açıdır. 180 derece pi radyana eşittir.

Sinüs ve kosinüs nasıl tanımlanır?

Dik üçgende sinüs karşı dik kenarın hipotenüse, kosinüs komşu dik kenarın hipotenüse oranıdır. Birim çemberde ise noktanın dikey ve yatay koordinatlarıdır.

Esas ölçü nedir?

Bir açının 0 ile 360 derece arasındaki eş değeridir. Tam dönüşler eklenip çıkarılarak bulunur.

Sinüs kare artı kosinüs kare neden 1 dir?

Birim çemberdeki nokta x kare artı y kare eşittir 1 denklemini sağlar ve bu noktanın koordinatları kosinüs ve sinüstür.

Tanjantın periyodu neden 180 derecedir?

Yarım dönüşte noktanın iki koordinatı birlikte işaret değiştirir ve oranları aynı kalır. Bu yüzden tanjant her 180 derecede bir tekrar eder.

Sinüs ve kosinüs hangi değerleri alabilir?

Birim çemberdeki noktanın koordinatları olduğu için her zaman eksi 1 ile 1 arasındadır. Bu yüzden sinüs x eşittir 2 gibi denklemlerin çözümü yoktur.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕