Trigonometri

Trigonometrik Toplam ve Fark Formülleri

AYT10 dakikalık okuma

Trigonometrik toplam ve fark formülleri: mavi ve kırmızı açı dilimlerini ahşap diskler üzerinde birleştirip ayıran iki öğrenci

Trigonometrik toplam ve fark formülleri, iki açının toplamının ya da farkının sinüs, kosinüs ve tanjantını açıların kendi değerleriyle hesaplamayı sağlar. Bu formüller sayesinde 15, 75 ya da 105 derece gibi özel olmayan açıların tam değeri bulunur. Bu yazıda formüllerin birim çemberden ispatını, diğer formüllerin türetilmesini, değer hesaplamayı, bölgesi verilen açılarla çalışmayı, formülü tersten tanımayı, özdeşlik ispatlarını, üçgende ve iki doğru arasındaki açıda kullanımı çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Toplam ve fark formülleri ne işe yarar?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için özel açıların değerlerini, birim çemberi ve temel özdeşliği biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Birim Çember Konu Anlatımı ve Trigonometrik Özdeşlikler ve Formüller yazılarına göz at.

Özel açılar olan 30∘, 45∘ ve 60∘ nin değerleri ezbere bilinir. Peki 75∘ ya da 15∘ gibi açılar? Bu açılar özel açıların toplamı ya da farkı olarak yazılabilir: 75∘=45∘+30∘ ve 15∘=45∘−30∘. Toplam ve fark formülleri, bu yazılışı değer hesabına dönüştüren araçlardır.

Kapaktaki öğrenciler mavi ve kırmızı iki açı dilimini ahşap bir disk üzerinde yan yana koyarak birleştiriyor, sonra birini diğerinden çıkararak ayırıyor. Formüller tam olarak bu iki işlemin trigonometrik karşılığıdır: birleşen açının değeri, parçaların değerlerinden hesaplanır.

Formüllerin listesi

Altı formül üç çift hâlinde öğrenilir. Her çiftte toplam ve fark formülü yalnızca işaretlerle ayrılır:

FormülAçılımı
sin(a+b)sinacosb+cosasinb
sin(a−b)sinacosb−cosasinb
cos(a+b)cosacosb−sinasinb
cos(a−b)cosacosb+sinasinb
tan(a+b)tana+tanb1−tanatanb
tan(a−b)tana−tanb1+tanatanb
Hap bilgi

Sinüste işaret korunur: toplamda artı, farkta eksi.

Kosinüste işaret ters döner: toplamda eksi, farkta artı.

Kosinüs fark formülünün ispatı

Formüllerin hepsi tek bir formülden türetilebilir: kosinüs fark formülü. Birim çember üzerinde P(cosa,sina) ve Q(cosb,sinb) noktalarını düşün. Bu iki nokta arasındaki merkez açısı a−b dir.

İki nokta arasındaki uzaklığın karesi koordinatlarla hesaplanırsa (cosa−cosb)2+(sina−sinb)2 bulunur. Açılıp temel özdeşlik kullanılınca bu ifade 2−2(cosacosb+sinasinb) olur.

Şimdi çemberi, Q noktası (1,0) a gelecek biçimde döndürelim. Uzaklık değişmez; P ise (cos(a−b),sin(a−b)) noktasına gelir. Bu kez uzaklığın karesi 2−2cos(a−b) çıkar. İki sonuç eşitlenince formül elde edilir:

cos(a−b)=cosacosb+sinasinb

Diğer formüllerin türetilmesi

Kosinüs fark formülünde b yerine −b yazılırsa, kosinüsün çift ve sinüsün tek fonksiyon olması sayesinde cos(a+b)=cosacosb−sinasinb elde edilir.

Sinüs için tümler açı kuralı kullanılır: sin(a+b)=cos(90∘−(a+b))=cos((90∘−a)−b). Bu ifadeye kosinüs fark formülü uygulanınca sinacosb+cosasinb çıkar. Sinüs fark formülü de yine b yerine −b yazılarak bulunur.

Bu türetme zinciri, altı formülü ayrı ayrı ezberlemek yerine tek bir fikirden kurmayı sağlar. Sınavda bir işaret akla takılırsa zincirin bir halkasını yeniden yapmak birkaç saniye sürer.

Tanjant formülünün türetilmesi

Tanjant toplam formülü, sinüs ve kosinüs toplam formüllerinin oranından gelir. tan(a+b)=sinacosb+cosasinbcosacosb−sinasinb kesrinin payı ve paydası cosacosb ye bölünür.

Paydaki iki terim tana ve tanb ye, paydadaki terimler ise 1 ve tanatanb ye dönüşür. Sonuç tana+tanb1−tanatanb formülüdür. Payda sıfır olduğunda, yani tanatanb=1 iken toplam açının tanjantı tanımsızdır; bu durumda a+b açısı 90∘ nin tek katıdır.

Özel olmayan açıların sinüsü

Özel olmayan bir açının sinüsünü bulmak için açı, iki özel açının toplamı ya da farkı olarak yazılır. Genellikle 30∘, 45∘, 60∘ ve 90∘ açılarından ikisi yeterlidir.

Örnek

sin105∘ ve sin15∘ değerleri istensin.

Toplam ve fark formülleriyle bulalım.

sin105∘=sin(60∘+45∘)=32·22+12·22=6+24.

sin15∘=sin(45∘−30∘)=22·32−22·12=6−24.

sin105∘ ile sin75∘ aynı çıkar; çünkü iki açı bütünlerdir ve bütünler açıların sinüsleri eşittir.

Özel olmayan açıların kosinüsü

Kosinüs hesabında formüldeki işaretin ters döndüğünü unutmamak gerekir. Toplam açının kosinüsünde iki çarpım arasına eksi, fark açısının kosinüsünde artı gelir.

Örnek

cos75∘ ve cos105∘ değerleri istensin.

Toplam formülüyle bulalım.

cos75∘=cos(45∘+30∘)=22·32−22·12=6−24.

cos105∘=cos(60∘+45∘)=12·22−32·22=2−64.

cos105∘ negatif çıktı; bu beklenen bir sonuçtur, çünkü 105∘ ikinci bölgededir ve orada kosinüs negatiftir. Sonucun işaretini bölgeyle karşılaştırmak hesabı denetlemenin en hızlı yoludur.

Özel olmayan açıların tanjantı

Tanjant hesabında karekökler paydada kalır; sonuç genellikle payda eşleniğiyle genişletilerek sadeleştirilir.

Örnek

tan75∘ değeri istensin.

Tanjant toplam formülüyle bulalım.

tan75∘=tan45∘+tan30∘1−tan45∘tan30∘=1+331−33=3+33−3.

Eşlenikle genişletilince (3+3)29−3=12+636=2+3 olur.

tan105∘ ise −(2+3) tür; çünkü 105∘ ile 75∘ bütünlerdir ve bütünler açıların tanjantları ters işaretlidir. tan15∘ ise 2−3 tür ve tan75∘ ile çarpımı 1 dir; iki açı tümler olduğu için bu da beklenen sonuçtur.

Radyanla verilen açılar

Açı radyanla verildiğinde de aynı yol izlenir. π12 radyan 15∘ ye, 7π12 radyan ise 105∘ ye karşılık gelir. Radyanlı yazımda özel açılar π6, π4 ve π3 dir.

Örnek

cos7π12 değeri istensin.

Değeri bulalım.

7π12=π3+π4 olarak yazılır.

cosπ3cosπ4−sinπ3sinπ4=2−64 olur.

Verilen oranlardan hesap

Sorularda açılar çoğu zaman doğrudan verilmez; bunun yerine birer trigonometrik oranları verilir. Bu durumda önce her açının eksik oranı temel özdeşlikle ya da bir dik üçgenle bulunur, sonra formül uygulanır.

Örnek

a ve b dar açılar, sina=35 ve cosb=513 olsun.

sin(a+b) ve cos(a+b) değerlerini bulalım.

Eksik oranlar: cosa=45 ve sinb=1213. sin(a+b)=35·513+45·1213=6365.

cos(a+b)=45·513−35·1213=−1665 olur.

Kosinüsün negatif çıkması, a+b toplamının 90∘ den büyük olduğunu gösterir. Aynı veriyle sin(a−b)=−3365 ve cos(a−b)=5665 bulunur; sinüsün negatif olması da b nin a dan büyük olduğunu anlatır.

Bölgesi verilen açılar

Açılardan biri ikinci, üçüncü ya da dördüncü bölgedeyse eksik oranın işareti bölgeden seçilir. Karekök alınırken işaret atlanırsa formül doğru uygulansa bile sonuç yanlış çıkar.

Örnek

a ikinci bölgede ve sina=45; b dar açı ve sinb=513 olsun.

cos(a+b) değerini bulalım.

İkinci bölgede kosinüs negatiftir: cosa=−35. Ayrıca cosb=1213.

cos(a+b)=(−35)·1213−45·513=−5665 olur.

Formülü tersten tanımak

Sınav sorularının önemli bir kısmında formül açılmış hâlde verilir ve toplu hâline getirilmesi beklenir. sinxcosy+cosxsiny biçimini gören öğrenci bunun sin(x+y) olduğunu tanımalıdır.

Örnek

sin50∘cos10∘+cos50∘sin10∘ ve cos70∘cos10∘+sin70∘sin10∘ ifadeleri verilsin.

İfadelerin değerini bulalım.

Birincisi sinüs toplam formülüdür: sin(50∘+10∘)=sin60∘=32.

İkincisi kosinüs fark formülüdür: cos(70∘−10∘)=cos60∘=12.

Tanımanın ipucu çarpımların düzenidir: sinüs formüllerinde her çarpımda bir sinüs ve bir kosinüs bulunur; kosinüs formüllerinde ise çarpımlardan biri iki kosinüsten, diğeri iki sinüsten oluşur.

Tanjant formülünü tersten tanımak

Tanjant toplam formülünün biçimi de tanınmalıdır: payda iki tanjantın toplamı, paydada 1 eksi aynı tanjantların çarpımı varsa ifade toplam açının tanjantıdır.

Örnek

tan20∘+tan25∘1−tan20∘tan25∘ ifadesi verilsin.

İfadenin değerini bulalım.

İfade tan(20∘+25∘) biçimindedir.

tan45∘=1 olur.

Bu sonuçtan ilginç bir kural çıkar: toplamı 45∘ olan iki açı için (1+tana)(1+tanb)=2 dir. Formüldeki eşitlik tana+tanb=1−tanatanb biçiminde yazılıp iki tarafa 1+tanatanb eklenince bu çarpım elde edilir. Örneğin (1+tan20∘)(1+tan25∘)=2 olur.

Tanjantlardan açı bulmak

İki açının tanjantı biliniyorsa toplamlarının tanjantı hesaplanır ve sonuç bir özel açıya karşılık geliyorsa toplam açı bulunur. Açıların aralığı mutlaka hesaba katılmalıdır.

Örnek

a ve b dar açılar, tana=12 ve tanb=13 olsun.

a+b toplamını bulalım.

tan(a+b)=12+131−16=5656=1.

İki dar açının toplamı 0∘ ile 180∘ arasındadır ve tanjantı 1 olan tek açı 45∘ dir.

Tümler açılarda tanjant çarpımı

Toplamı 90∘ olan iki açının toplamının tanjantı tanımsızdır. Formülde paydanın sıfır olması gerektiği için 1−tanatanb=0, yani tanatanb=1 olur. Bu sonuç, tümler açıların tanjantlarının birbirinin çarpmaya göre tersi olduğunu söyler.

Örnek

tan10∘·tan20∘·tan70∘·tan80∘ çarpımı verilsin.

Çarpımın değerini bulalım.

Çarpanlar tümler çiftler hâlinde gruplanır: (tan10∘tan80∘)(tan20∘tan70∘).

Her parantez 1 e eşittir; çarpım 1 olur.

Bütünler ve tümler kuralları

Birim çemberden bilinen indirgeme kuralları aslında toplam ve fark formüllerinin özel hâlleridir. Açılardan biri 90∘ ya da 180∘ olduğunda sinüs ve kosinüsü 0 ya da ±1 olduğu için formülün bir terimi düşer.

Örnek

sin(90∘+x) ve cos(180∘−x) ifadeleri verilsin.

Formüllerle sadeleştirelim.

sin(90∘+x)=sin90∘cosx+cos90∘sinx=cosx.

cos(180∘−x)=cos180∘cosx+sin180∘sinx=−cosx.

Toplam ve farkın çarpımı

Toplam ve fark formülleri birlikte kullanılınca kısa ve kullanışlı özdeşlikler ortaya çıkar. Bunlardan en bilineni, sinüs toplamı ile sinüs farkının çarpımıdır.

Örnek

sin(a+b)·sin(a−b)=sin2a−sin2b eşitliği verilsin.

Eşitliğin özdeşlik olduğunu gösterelim.

Sol taraf iki kare farkı biçimindedir: sin2acos2b−cos2asin2b.

cos2b=1−sin2b ve cos2a=1−sin2a yazılınca çarpımlı terimler sadeleşir ve sin2a−sin2b kalır.

Benzer yolla cos(a+b)·cos(a−b)=cos2a−sin2b özdeşliği de gösterilir. Örneğin sin75∘sin15∘=sin245∘−sin230∘=12−14=14 olur.

İki terimi tek sinüse çevirmek

asinx+bcosx biçimindeki bir ifade, sinüs toplam formülü tersten okunarak tek bir sinüs olarak yazılabilir. Önce ifade a2+b2 parantezine alınır, sonra katsayılar bir açının kosinüsü ve sinüsü olarak tanınır.

Örnek

3sinx+cosx ifadesi verilsin.

İfadeyi tek bir sinüs olarak yazalım.

3+1=2: ifade 2(32sinx+12cosx) olur.

32=cos30∘ ve 12=sin30∘ olduğundan ifade 2sin(x+30∘) olur.

Bu yazılış ifadenin alabileceği değerleri de hemen gösterir: sinüs −1 ile 1 arasında kaldığı için 3sinx+cosx en fazla 2, en az −2 olur.

Fark biçimini tek sinüse çevirmek

Katsayılardan biri negatif olduğunda aynı yöntem sinüs fark formülüyle uygulanır. Katsayıların karelerinin toplamının karekökü parantez dışına alınır ve içeride kalan sayılar bir özel açının kosinüsü ve sinüsü olarak okunur.

Örnek

sinx−cosx ifadesi verilsin.

İfadeyi tek bir sinüs olarak yazalım ve değer aralığını bulalım.

1+1=2: ifade 2(22sinx−22cosx) olur.

22=cos45∘=sin45∘ olduğundan ifade 2sin(x−45∘) olur ve −2 ile 2 arasında değer alır.

Formülle denklem çözmek

Denklemde açılmış bir toplam formülü görülüyorsa önce toplu hâle getirilir; sonra tek bir trigonometrik denklem çözülür.

Örnek

[0∘,360∘) aralığında sinxcos30∘+cosxsin30∘=1 denklemi verilsin.

Denklemi çözelim.

Sol taraf sin(x+30∘) tir; denklem sin(x+30∘)=1 olur.

x+30∘=90∘, yani x=60∘ bulunur.

Trigonometrik denklem çözme yöntemlerinin tamamı için Trigonometrik Denklemler Nasıl Çözülür? yazısına bakabilirsin.

Üçgende toplam formülü

Bir üçgenin iç açıları toplamı 180∘ olduğu için C=180∘−(A+B) dir. Bütünler açı kuralıyla sinC=sin(A+B) ve cosC=−cos(A+B) olur. Böylece iki açının oranları bilinen bir üçgende üçüncü açının oranları toplam formülüyle bulunur.

Örnek

Bir üçgende A ve B dar açılar, sinA=35 ve sinB=513 olsun.

sinC ve cosC değerlerini bulalım.

cosA=45, cosB=1213. sinC=sin(A+B)=35·1213+45·513=5665.

cosC=−cos(A+B)=−(4865−1565)=−3365; C geniş açıdır.

İki doğru arasındaki açı

Eğimi m olan bir doğru yatay eksenle tanjantı m olan bir açı yapar. İki doğru arasındaki açı bu iki açının farkıdır; tanjant fark formülüyle arada kalan dar açının tanjantı bulunur:

tanθ=|m1−m21+m1m2|

Örnek

Eğimleri 3 ve 12 olan iki doğru verilsin.

Doğrular arasındaki dar açıyı bulalım.

tanθ=|3−121+32|=5252=1.

Doğrular arasındaki dar açı 45∘ dir.

Paydanın sıfır olduğu durum, yani m1m2=−1 olması, doğruların dik kesiştiğini gösterir. Analitik geometrideki diklik koşulu bu formülün doğal bir sonucudur.

Sınavda toplam ve fark formülleri

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) toplam ve fark formülleri; özel olmayan açıların değeri, oranları verilen açılarla hesap, açılmış formülü tanıma ve tanjantlardan açı bulma biçiminde karşına çıkabilir.

Formül çoğu zaman tek başına değil, bir sadeleştirme ya da denklem sorusunun içinde bir adım olarak kullanılır.

Soruda iki farklı açı ve çarpımlar görüyorsan önce toplam ya da fark formülünü tersten tanımayı dene. Açılar 15∘, 75∘ ya da 105∘ gibi özel açıların toplamı veya farkıysa formülü düz uygulamak doğrudan sonuca götürür.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
sin(a+b)=sina+sinbToplam formülü kullanılır
cos(a+b) de artı işaretiKosinüs toplamında eksi
cos(a−b) de eksi işaretiKosinüs farkında artı
Tanjant paydasında işareti karıştırmakToplamda 1−, farkta 1+
Eksik oranın işaretini bölgeden seçmemekBölgeye göre işaret
Tanjanttan açı bulurken aralığı unutmakAçıların aralığı kontrol edilir

Formüldeki işaretten emin olmadığında a=b=45∘ gibi basit bir değerle kontrol et. cos90∘=0 olması gerektiği için cos(45∘+45∘) açılımındaki işaretin eksi olduğu hemen görülür.

Hap bilgi özeti

  1. Sinüste işaret korunur: toplamda artı, farkta eksi.

    Kosinüste işaret ters döner: toplamda eksi, farkta artı.

Sık sorulanlar

Sinüs toplam formülü nedir?

sin(a + b), sin a çarpı cos b artı cos a çarpı sin b ye eşittir. Fark formülünde artı yerine eksi gelir.

Kosinüs toplam formülünde neden eksi var?

Formül birim çemberdeki iki nokta arasındaki uzaklıktan türetilir ve sonuçta cos a cos b eksi sin a sin b çıkar. a ve b 45 derece alınarak cos 90 derecenin 0 olduğu kontrol edilebilir.

sin 15 derece kaçtır?

sin 15 derece, sin(45 eksi 30) olarak yazılır ve kök 6 eksi kök 2 bölü 4 bulunur.

tan 75 derece kaçtır?

Tanjant toplam formülüyle 2 artı kök 3 bulunur.

Toplam formülü tersten nasıl tanınır?

Her çarpımda bir sinüs ve bir kosinüs varsa sinüs formülü, çarpımlardan biri iki kosinüs diğeri iki sinüsse kosinüs formülüdür.

İki doğru arasındaki açı nasıl bulunur?

Eğimler m1 ve m2 ise dar açının tanjantı, m1 eksi m2 nin 1 artı m1 çarpı m2 ye bölümünün mutlak değeridir.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕