Trigonometri

Trigonometrik Özdeşlikler ve Formüller

AYT11 dakikalık okuma

Trigonometrik özdeşlikler: aynı kareyi farklı parçalarla dolduran renkli yapboz parçalarını karşılaştıran öğrenci

Trigonometrik özdeşlikler, farklı görünen iki ifadenin aslında aynı değeri verdiğini söyleyen eşitliklerdir. Sadeleştirmenin, değer hesaplamanın ve trigonometrik denklem çözmenin araçları bu formüllerdir. Bu yazıda temel özdeşliği ve ondan türeyenleri, bölüm özdeşliklerini, sadeleştirme ve ispat yöntemini, toplam ve fark formüllerini, iki kat ve yarım açı formüllerini, kuvvet azaltmayı, toplamdan çarpıma ve çarpımdan toplama dönüşüm formüllerini ve özdeşliklerin denklem çözmede kullanımını çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Özdeşlik nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için trigonometrik oranları, özel açıları ve birim çemberi biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Trigonometrik Oranlar: Sinüs, Kosinüs, Tanjant ve Kotanjant ve Birim Çember Konu Anlatımı yazılarına göz at.

Tanımlı olduğu her değer için doğru olan eşitliklere özdeşlik denir. Bir denklem yalnızca belirli değerlerde sağlanırken, bir özdeşlik değişken ne olursa olsun sağlanır. sinx=12 bir denklemdir; sin2x+cos2x=1 ise bir özdeşliktir.

Kapaktaki yapboz bu fikri görselleştiriyor: aynı kare iki farklı biçimde parçalara ayrılmış, ama iki durumda da toplam alan aynı. Trigonometrik özdeşlikler de aynı değeri farklı parçalarla ifade eder ve bir sorunun hangi biçimde daha kolay çözüleceğini seçmeyi sağlar.

Hap bilgi

Özdeşlik, tanımlı olduğu her değer için doğrudur.

Denklem ise yalnızca belirli değerlerde sağlanır.

Temel özdeşlik

Birim çemberdeki nokta (cosx,sinx) ve çemberin denklemi x2+y2=1 olduğu için her açı için şu eşitlik doğrudur:

sin2x+cos2x=1

Bu özdeşlikten iki sık kullanılan biçim elde edilir: sin2x=1−cos2x ve cos2x=1−sin2x. İfadede 1 ile bir karenin farkı görüldüğünde bu biçimlerin kullanılabileceği düşünülmelidir.

Örnek

1−sin2xcosx ifadesi verilsin, cosx≠0.

İfadeyi sadeleştirelim.

Pay cos2x olarak yazılır.

cos2xcosx=cosx.

Temel özdeşlikten türeyenler

Temel özdeşliğin iki tarafı cos2x e bölünürse tanjantla, sin2x e bölünürse kotanjantla ilgili iki yeni özdeşlik elde edilir. Bölme yapılırken bölünen ifadenin sıfır olmadığı varsayılır.

ÖzdeşlikNereden gelir
1+tan2x=sec2xİki taraf cos2x e bölünür
1+cot2x=csc2xİki taraf sin2x e bölünür
Örnek

tanx=2 olduğu biliniyor ve x dar açı.

cos2x değerini bulalım.

1+tan2x=5=1cos2x.

cos2x=15.

Bölüm özdeşlikleri

Tanjant ve kotanjant, sinüs ve kosinüsün bölümü olarak yazılır. Bu özdeşlikler, farklı oranlar içeren ifadeleri tek bir oran türüne çevirmenin en kısa yoludur.

ÖzdeşlikKoşul
tanx=sinxcosxcosx≠0
cotx=cosxsinxsinx≠0
tanx·cotx=1İkisi de tanımlıysa

Bir ifadede hem tanjant hem sinüs ve kosinüs varsa hepsini sinüs ve kosinüs cinsinden yazmak çoğu zaman sadeleştirmenin ilk adımıdır.

Sadeleştirme

Trigonometrik ifadeleri sadeleştirirken üç araç birlikte kullanılır: temel özdeşlik, bölüm özdeşlikleri ve cebirsel özdeşlikler. Tam kare açılımı ve iki kare farkı özellikle sık işe yarar.

Örnek

(sinx+cosx)2 ifadesi verilsin.

İfadeyi açıp sadeleştirelim.

(sinx+cosx)2=sin2x+2sinxcosx+cos2x.

Temel özdeşlikle: 1+2sinxcosx.

Örnek

sin4x−cos4xsin2x−cos2x ifadesi verilsin.

İfadeyi sadeleştirelim.

Pay iki kare farkıdır: (sin2x−cos2x)(sin2x+cos2x).

Sadeleşince sin2x+cos2x=1 kalır.

Toplam verilince çarpımı bulmak

Sık sorulan bir soru tipinde sinx+cosx toplamı verilir ve sinxcosx çarpımı istenir. Toplamın karesi alınınca içinden temel özdeşlik ve çarpımın iki katı çıkar; böylece açının kendisini bulmadan çarpıma ulaşılır.

Örnek

sinx+cosx=75 olduğu biliniyor.

sinxcosx ve sin2x değerlerini bulalım.

Kare alınır: 1+2sinxcosx=4925, yani 2sinxcosx=2425.

sinxcosx=1225 ve sin2x=2425 olur.

Aynı yol fark için de işler: (sinx−cosx)2=1−2sinxcosx olduğundan toplamın karesi ile farkın karesinin toplamı her zaman 2 dir.

Tümler açılarla sadeleştirme

Toplamı 90∘ olan iki açıdan birinin sinüsü diğerinin kosinüsüne eşittir. Bu kural, özel olmayan açıların karelerini içeren ifadeleri temel özdeşliğe çevirir ve hesap makinesi gerektirecek gibi görünen soruları birkaç satırda bitirir.

Örnek

sin220∘+sin270∘ ifadesi verilsin.

İfadenin değerini bulalım.

70∘ ile 20∘ tümlerdir: sin70∘=cos20∘.

İfade sin220∘+cos220∘ olur ve değeri 1 dir.

Özdeşlik ispatı

Bir özdeşliği ispatlamak için genellikle daha karmaşık görünen taraftan başlanır ve adım adım diğer tarafa ulaşılır. İki tarafı birden değiştirmek yerine tek taraf üzerinde çalışmak, ispatın doğruluğunu güvenceye alır.

Örnek

tanx+cotx=1sinxcosx eşitliği verilsin.

Eşitliğin özdeşlik olduğunu gösterelim.

Sol taraf sinüs ve kosinüsle yazılır: sinxcosx+cosxsinx=sin2x+cos2xsinxcosx.

Pay 1 dir; sonuç sağ tarafa eşittir.

Dikkat

Özdeşliği ispatlarken sonucu baştan doğru kabul etmek.

İspat, iki tarafın eşit olduğunu göstermelidir. Eşitliği baştan doğru sayıp iki tarafa işlem yapmak ve doğru bir eşitliğe varmak, başlangıçtaki eşitliğin doğru olduğunu kanıtlamaz.

Toplam formülleri

İki açının toplamının trigonometrik değerleri, açıların kendi değerlerinden hesaplanır. Bu formüller, özel olmayan birçok açının değerini özel açılardan bulmayı sağlar:

Formül
sin(a+b)sinacosb+cosasinb
cos(a+b)cosacosb−sinasinb
tan(a+b)tana+tanb1−tanatanb
Örnek

sin75∘ değeri istensin.

Toplam formülüyle bulalım.

75∘=45∘+30∘: sin75∘=sin45∘cos30∘+cos45∘sin30∘.

22·32+22·12=6+24.

Formüllerin birim çemberden ispatı ve daha fazla örnek için Trigonometrik Toplam ve Fark Formülleri yazısına bakabilirsin.

Tanjant toplam formülüyle açı bulmak

Tanjant toplam formülü yalnızca değer hesaplamak için değil, iki açının toplamını bulmak için de kullanılır. İki dar açının tanjantları biliniyorsa toplamlarının tanjantı hesaplanır, sonra hangi açıya karşılık geldiğine bakılır.

Örnek

a ve b dar açılar, tana=2 ve tanb=3 olsun.

a+b toplamını bulalım.

tan(a+b)=2+31−2·3=5−5=−1.

İki dar açının toplamı 0∘ ile 180∘ arasındadır; tanjantı −1 olan açı 135∘ dir.

Tanjant değeri tek başına açıyı belirlemez; aynı tanjant değeri 180∘ arayla tekrar eder. Bu yüzden açının hangi aralıkta olduğu mutlaka ayrıca kontrol edilmelidir.

Fark formülleri

Fark formülleri, toplam formüllerinde b yerine −b yazılarak elde edilir. Kosinüs çift, sinüs tek olduğu için yalnızca işaretler değişir:

Formül
sin(a−b)sinacosb−cosasinb
cos(a−b)cosacosb+sinasinb
tan(a−b)tana−tanb1+tanatanb
Örnek

cos15∘ ve tan15∘ değerleri istensin.

Fark formülleriyle bulalım.

cos15∘=cos(45∘−30∘)=22·32+22·12=6+24.

tan15∘=1−331+33=2−3.

cos15∘ ile sin75∘ nin aynı çıkması tesadüf değildir: iki açı tümlerdir ve bir açının kosinüsü tümlerinin sinüsüne eşittir.

Açılar toplanmaz

Trigonometrik fonksiyonlar toplamaya dağılmaz. sin(a+b) ifadesi sina+sinb ye eşit değildir; toplam formülü bu yüzden gereklidir.

Örnek

a=30∘ ve b=60∘ verilsin.

sin(a+b) ile sina+sinb yi karşılaştıralım.

sin90∘=1.

sin30∘+sin60∘=12+32=1+32, yaklaşık 1,37. İki değer farklıdır.

İki kat açı formülleri

Toplam formüllerinde a=b=x yazılınca iki kat açı formülleri elde edilir. Kosinüsün iki kat açı formülünün üç biçimi vardır ve temel özdeşlikle birbirine dönüşür:

Formül
sin2x2sinxcosx
cos2xcos2x−sin2x
cos2x2cos2x−1
cos2x1−2sin2x
tan2x2tanx1−tan2x
Örnek

x dar açı ve sinx=35 olsun.

sin2x, cos2x ve tan2x değerlerini bulalım.

cosx=45. sin2x=2·35·45=2425.

cos2x=1625−925=725 ve tan2x=247.

İki kat ve yarım açı formüllerinin ayrıntılı anlatımı İki Kat Açı ve Yarım Açı Formülleri yazısında.

Bölgesi verilen açıda iki kat

Açı ikinci bölgedeyse kosinüs negatif, sinüs pozitiftir. İki kat açı formülleri uygulanırken bu işaretler sonucu doğrudan etkiler; önce eksik oran temel özdeşlikle bulunur, işareti bölgeden seçilir, sonra formül uygulanır.

Örnek

x ikinci bölgede ve cosx=−35 olsun.

sin2x ve cos2x değerlerini bulalım.

sinx=45 tür. sin2x=2·45·(−35)=−2425.

cos2x=925−1625=−725 olur.

Kısa hesap kalıpları

İki kat açı formülleri tersten okunursa bazı çarpımlar ve farklar tek bir değere dönüşür. sinxcosx çarpımı sin2x in yarısıdır; cos2x−sin2x farkı ise doğrudan cos2x tir.

Örnek

sin15∘cos15∘ ve cos215∘−sin215∘ ifadeleri verilsin.

İki ifadenin değerini bulalım.

sin15∘cos15∘=sin30∘2=14.

cos215∘−sin215∘=cos30∘=32 olur.

Kuvvet azaltma

Kosinüsün iki kat açı formülü kare terimler için çözülünce kuvvet azaltma formülleri elde edilir. Bu formüller kareli ifadeleri birinci kuvvete indirir ve özellikle integral konusunda çok kullanılır:

Formül
cos2x1+cos2x2
sin2x1−cos2x2
Örnek

cos215∘ değeri istensin.

Kuvvet azaltma formülüyle bulalım.

cos215∘=1+cos30∘2=1+322.

Sonuç 2+34 tür.

Yarım açı formülleri

Kuvvet azaltma formüllerinde x yerine x2 yazılıp karekök alınınca yarım açı formülleri elde edilir. Karekökün işareti, yarım açının bulunduğu bölgeye göre seçilir:

sinx2=±1−cosx2

cosx2=±1+cosx2

Örnek

sin15∘ değeri istensin.

Yarım açı formülüyle bulalım.

15∘ birinci bölgededir, işaret pozitiftir: sin15∘=1−cos30∘2.

2−34=2−32, yaklaşık 0,2588.

Üç kat açı

Toplam ve iki kat açı formülleri birleştirilerek üç kat açı formülleri de elde edilir. sin3x=sin(2x+x) yazılıp açılırsa sonuç yalnızca sinx cinsinden yazılabilir:

sin3x=3sinx−4sin3x

Örnek

x=30∘ için formülü kontrol edelim.

İki tarafı ayrı ayrı hesaplayalım.

Sol taraf: sin90∘=1.

Sağ taraf: 3·12−4·18=32−12=1. İki taraf eşittir.

Toplamdan çarpıma dönüşüm

İki sinüsün ya da iki kosinüsün toplamı ve farkı bir çarpım olarak yazılabilir. Bu dönüşümler, toplam biçimindeki ifadeleri çarpanlarına ayırarak denklem çözmeyi ve sadeleştirmeyi kolaylaştırır:

ToplamÇarpım
sina+sinb2sina+b2cosa−b2
sina−sinb2cosa+b2sina−b2
cosa+cosb2cosa+b2cosa−b2
cosa−cosb−2sina+b2sina−b2
Örnek

sin75∘+sin15∘ ifadesi verilsin.

Dönüşüm formülüyle hesaplayalım.

2sin45∘cos30∘=2·22·32.

Sonuç 62 dır.

Çarpımdan toplama dönüşüm

Tersine, iki trigonometrik değerin çarpımı toplam olarak yazılabilir. Bu formüller toplam ve fark formüllerinin taraf tarafa toplanmasıyla elde edilir:

ÇarpımToplam
2sinacosbsin(a+b)+sin(a−b)
2cosacosbcos(a+b)+cos(a−b)
2sinasinbcos(a−b)−cos(a+b)
Örnek

2sin75∘cos15∘ ifadesi verilsin.

Çarpımı toplama çevirerek hesaplayalım.

sin90∘+sin60∘.

Sonuç 1+32 olur.

Denklem çözmede özdeşlik

Trigonometrik denklemlerde farklı açılar ya da farklı oranlar varsa önce özdeşliklerle tek bir açıya ve tek bir orana indirgenir. Sonra denklem çarpanlarına ayrılır ve her çarpan ayrı ayrı çözülür.

Örnek

[0∘,360∘) aralığında sin2x=sinx denklemi verilsin.

Denklemi çözelim.

İki kat açı formülüyle: 2sinxcosx−sinx=0, yani sinx(2cosx−1)=0.

sinx=0 için x=0∘ ya da 180∘; cosx=12 için x=60∘ ya da 300∘.

Dikkat

Denklemin iki tarafını sinx e bölmek.

sinx e bölünseydi 2cosx=1 kalır ve sinx=0 yapan 0∘ ile 180∘ çözümleri kaybolurdu. Bilinmeyen içeren bir ifadeye bölmek yerine ortak çarpan paranteze alınmalıdır.

İki kat açıyla denklem

Denklemde cos2x ile cosx birlikte görünüyorsa cos2x için 2cos2x−1 biçimi seçilir. Böylece denklem cosx e göre ikinci dereceden bir denkleme dönüşür ve çarpanlara ayırarak çözülür.

Örnek

[0∘,360∘) aralığında cos2x=cosx denklemi verilsin.

Denklemi çözelim.

2cos2x−cosx−1=0, yani (2cosx+1)(cosx−1)=0.

cosx=1 için x=0∘; cosx=−12 için x=120∘ ya da 240∘.

En büyük ve en küçük değer

asinx+bcosx biçimindeki bir ifade, toplam formülü sayesinde tek bir sinüs olarak yazılabilir. Sonuçta ifadenin alabileceği en büyük değer a2+b2, en küçük değer ise bunun negatifidir.

Örnek

3sinx+4cosx ifadesi verilsin.

İfadenin alabileceği en büyük ve en küçük değeri bulalım.

32+42=25=5.

İfade [−5,5] aralığında değer alır.

Aynı fikirle sinxcosx=sin2x2 çarpımının en büyük değerinin 12 olduğu da hemen görülür.

Formüllerin özeti

En sık kullanılan formüller aşağıdaki tabloda bir araya getirilmiştir. Hepsi temel özdeşlik ile toplam formüllerinden türetilebilir; bu yüzden türetme yolunu bilmek, tabloyu ezberlemekten daha güvenilirdir.

KonuFormül
Temelsin2x+cos2x=1
Toplamsin(a+b)=sinacosb+cosasinb
Toplamcos(a+b)=cosacosb−sinasinb
İki katsin2x=2sinxcosx
İki katcos2x=2cos2x−1
Kuvvet azaltmasin2x=1−cos2x2

Sınavda özdeşlikler

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) özdeşlikler; sadeleştirme, toplam ve fark formülleriyle değer hesaplama, iki kat açı formülleri ve denklem çözme biçiminde karşına çıkabilir.

Dönüşüm formülleri ve yarım açı formülleri de özellikle değer hesaplama sorularında kullanılabilir.

Özdeşlik sorularında önce ifadede hangi açıların ve hangi oranların bulunduğuna bak. Açılar farklıysa toplam ya da iki kat açı formülleriyle tek açıya, oranlar farklıysa bölüm özdeşlikleriyle sinüs ve kosinüse indir. Çoğu soru bu iki adımdan sonra temel özdeşlikle biter.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
sin(a+b)=sina+sinbToplam formülü kullanılır
sin2x=2sinxsin2x=2sinxcosx
cos(a+b) de artı işareti kullanmakKosinüs toplamında eksi vardır
Yarım açıda işareti bölgeye göre seçmemekİşaret yarım açının bölgesinden
Denklemde sinx e bölmekOrtak çarpan alınır
cos2x in yalnız bir biçimini bilmekÜç biçim de kullanılabilir

Bu hataların çoğu formülleri ezberleyip nereden geldiğini bilmemekten doğar. Şüpheye düşüldüğünde formülü özel bir açıyla, örneğin x=30∘ ile denemek, doğru hatırlanıp hatırlanmadığını hemen gösterir.

Hap bilgi özeti

  1. Özdeşlik, tanımlı olduğu her değer için doğrudur.

    Denklem ise yalnızca belirli değerlerde sağlanır.

Sık sorulanlar

Trigonometrik özdeşlik nedir?

Tanımlı olduğu her açı için doğru olan trigonometrik eşitliktir. Sinüs kare artı kosinüs kare eşittir 1 en temel özdeşliktir.

Sinüs toplam formülü nedir?

sin(a + b), sin a çarpı cos b artı cos a çarpı sin b ye eşittir.

İki kat açı formülü nedir?

sin 2x eşittir 2 sin x cos x tir. cos 2x ise cos kare x eksi sin kare x, 2 cos kare x eksi 1 ya da 1 eksi 2 sin kare x biçiminde yazılabilir.

Kuvvet azaltma formülü ne işe yarar?

Sinüs ya da kosinüsün karesini iki kat açının kosinüsü cinsinden, yani birinci kuvvetten bir ifadeyle yazar. İntegral hesaplarında çok kullanılır.

Özdeşlik nasıl ispatlanır?

Genellikle karmaşık taraftan başlanır ve özdeşlikler adım adım uygulanarak diğer tarafa ulaşılır. İki tarafa birden işlem yapılmaz.

sin 75 derece nasıl hesaplanır?

75 derece 45 ile 30 derecenin toplamı olarak yazılır ve toplam formülü uygulanır. Sonuç kök 6 artı kök 2 bölü 4 tür.

Tanjant toplam formülü nedir?

tan(a + b), tan a artı tan b nin 1 eksi tan a çarpı tan b ye bölümüdür. Payda sıfır olursa toplam açının tanjantı tanımsızdır.

3 sin x artı 4 cos x ifadesinin en büyük değeri kaçtır?

3 ün karesi ile 4 ün karesinin toplamının karekökü, yani 5 tir. En küçük değeri ise eksi 5 tir.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕