Перейти к содержимому

Что такое синус и что показывает это число

Что означает синус в прямоугольном треугольнике и на единичной окружности. Как выбрать катет, прочитать таблицу значений и проверить единицы калькулятора.

4 мин чтения
Руслан Авдеев
Содержание статьи

Синус — это тригонометрическая функция, которая каждому углу ставит в соответствие число. Для острого угла прямоугольного треугольника оно равно отношению противолежащего катета к гипотенузе. Если эти стороны равны 6 и 10 в одинаковых единицах, синус равен 6 / 10 = 0,6. Это отношение, а не длина стороны и не сам угол. Для углов за пределами прямоугольного треугольника определение расширяют через окружность. Ниже свяжем оба способа и проверим, почему ответ не зависит от размера фигуры.

Как выбрать стороны для вычисления?

Сначала отметьте прямой угол и тот острый угол, синус которого нужен. Гипотенуза лежит напротив прямого угла. Противолежащий катет лежит напротив выбранного острого угла, поэтому его положение зависит от выбора угла.

Согласно учебному листу MathCenter о тригонометрических формулах, синус острого угла получают делением противолежащего катета на гипотенузу. Переворачивать эту дробь нельзя.

В условном учебном треугольнике катеты равны 6 и 8, гипотенуза равна 10. Угол α расположен напротив катета 6.

Прямоугольный треугольник с катетами 6 и 8 и гипотенузой 10. Угол α находится напротив катета 6, поэтому sin α равен 6/10, то есть 0,6.
Выбор угла определяет числитель. Гипотенуза остаётся знаменателем для обоих острых углов.
  1. Найдите сторону напротив α
    Это катет длиной 6. Он не образует угол α.
  2. Найдите гипотенузу
    Напротив прямого угла лежит сторона 10.
  3. Разделите длины
    sin α = 6 / 10 = 0,6. Оба числа должны быть выражены в одинаковых единицах.

Для другого острого угла этого же треугольника противолежащим станет катет 8. Его синус равен 8 / 10 = 0,8. Чертёж один, но углы и ответы разные.

Если требуется сначала восстановить неизвестную сторону, переходите к отдельному разбору как найти гипотенузу. Здесь мы выясняем смысл отношения, а не перебираем способы расчёта всех сторон.

Размер меняется, отношение сохраняется

Увеличим все стороны условного треугольника вдвое. Вместо 6, 8 и 10 получим 12, 16 и 20. Углы при таком увеличении не меняются: полученные треугольники подобны.

Согласно учебнику OpenStax Precalculus, тригонометрические отношения сторон применимы к прямоугольным треугольникам независимо от их положения и масштаба. Для того же угла α новое отношение равно 12 / 20 = 0,6.

Два подобных бумажных прямоугольных треугольника с одинаковым углом α. У меньшего противолежащая сторона 6 и гипотенуза 10, у большего 12 и 20. Отношения одинаковы.
Размеры увеличились вдвое, отношение не изменилось: 6 / 10 = 12 / 20 = 0,6.

Умножение числителя и знаменателя на одно число сохраняет дробь. Поэтому синус относится к углу, а не к размеру нарисованного треугольника. После деления одинаковые единицы длины сокращаются: у синуса нет сантиметров или метров.

Откуда берётся синус тупого угла?

В невырожденном прямоугольном треугольнике два остальных угла острые. Чтобы определить синус, например, для 150°, используют единичную окружность: её центр находится в начале координат, радиус равен 1.

От положительного направления оси x поворачиваем радиус на нужный угол. Положительный поворот идёт против часовой стрелки. Конец радиуса попадает в точку окружности; её координата y и есть синус этого угла.

Как указано в учебнике Фоксфорда, синус читают по координате y точки единичной окружности. На рисунке угол 150° приводит к точке с y = 1/2, поэтому sin 150° = 1/2.

Единичная окружность с центром O. Радиус повёрнут против часовой стрелки на 150°. Точка P находится выше оси x, её координата y равна 1/2, поэтому sin 150° = 1/2.
На единичной окружности синус читают по вертикальной координате. Условие радиуса 1 здесь обязательно.

Выше оси x синус положителен, ниже отрицателен, на самой оси равен нулю. Поскольку вертикальная координата единичной окружности лежит между −1 и 1, синус не выходит за эти пределы.

Треугольное определение согласуется с окружностью. В первой четверти радиус становится гипотенузой длиной 1, а вертикальный катет имеет длину y. Получаем sin α = y / 1 = y.

Значения, которые удобно узнавать

Обычно сначала запоминают несколько точных значений. Они помогают проверить калькулятор и различать сам угол со значением функции. Например, 30° обозначает угол, а 1/2 его синус.

УголСинусКак читать
0°0Точка лежит на положительной части оси x.
30°1/2Вертикальная координата равна половине радиуса.
45°√2 / 2Приблизительно 0,7071.
60°√3 / 2Приблизительно 0,8660.
90°1Верхняя точка окружности.
180°0Точка лежит на отрицательной части оси x.
270°−1Нижняя точка окружности.

Точные значения этой таблицы согласуются со справочником Фоксфорда. Десятичные записи с четырьмя знаками округлены и не заменяют точные выражения с корнями.

Синус может быть одинаковым у разных углов. Например, sin 30° = sin 150° = 1/2. Поэтому по одному числу 0,5 нельзя без дополнительных условий выбрать единственный угол.

Когда ответ калькулятора требует проверки?

Сначала проверьте единицы угла. 30° и 30 радиан — разные аргументы, поэтому результаты у них разные. На калькуляторе сайта единица выбирается переключателем «Градусы» или «Радианы».

Ошибка: вводить число, не проверив режим. Для проверки sin 30° выберите градусы и введите 30. Ожидаемый результат 0,5. В режиме радиан то же введённое число означает другой угол.

Один и тот же угол можно записать иначе: 30° = π/6 радиана. Числовое поле принимает десятичную запись, поэтому для приближённой проверки в радианах используйте 0,5236. Результат будет близок к 0,5, но не обязан совпасть с ним точно из-за округления аргумента.

Для перевода единиц есть конвертер градусов и радиан. Сохраняйте точную запись угла в решении, если задача допускает ответ через π.

Вторая проверка касается геометрии. Формулу «катет / гипотенуза» нельзя без объяснения переносить на произвольный треугольник: у него может не быть прямого угла и гипотенузы.

Сможете объяснить ответ без угадывания?

Разберите три условных учебных случая. Для каждого назовите правило, а не только итоговое число.

  1. Напротив выбранного острого угла лежит катет 9, гипотенуза равна 15. Чему равен синус?
  2. Получен ответ sin α = 1,4. Допустимо ли такое значение для вещественного угла?
  3. Точка единичной окружности оказалась внизу, на оси y. Чему равен синус соответствующего угла?
Ответы с объяснениями
  1. 9 / 15 = 3 / 5 = 0,6. Противолежащий катет делят на гипотенузу.
  2. Нет. Синус вещественного угла находится между −1 и 1 включительно. Нужно проверить формулу и вычисление.
  3. −1. У нижней точки единичной окружности вертикальная координата равна −1.

После самостоятельного ответа можно проверить значение по известному углу в калькуляторе. Он вычисляет синус угла; длины двух сторон в это поле не вводят.

Для системной подготовки с задачами откройте раздел курсов к ОГЭ по математике. Уточните, как в программе разбираются отношения сторон и работа с углами.

Вывод

Синус связывает угол с числом. Для острого угла прямоугольного треугольника это отношение противолежащего катета к гипотенузе; на единичной окружности это координата y. Выбирайте нужный угол, сохраняйте одинаковые единицы сторон и проверяйте режим калькулятора. Масштаб подобной фигуры значение не меняет.

Часто задаваемые вопросы

Синус — это угол или число?

Это функция угла, а её значение является числом. Например, в записи sin 30° = 0,5 аргумент равен 30°, результат равен 0,5. Их нельзя подменять друг другом.

Может ли синус быть больше единицы или отрицательным?

Для вещественного угла он лежит от −1 до 1 включительно. Отрицательные значения допустимы: точка единичной окружности находится ниже оси x. Но у острого угла прямоугольного треугольника синус положителен и меньше 1.

Чем синус отличается от косинуса?

Для выбранного острого угла синус равен отношению противолежащего катета к гипотенузе, косинус прилежащего катета к гипотенузе. На единичной окружности синус соответствует координате y, косинус координате x.

Почему синус 30° и 150° одинаковый?

Соответствующие точки единичной окружности имеют одинаковую вертикальную координату 1/2. Горизонтальные координаты различаются, но они задают косинус. Поэтому равенство синусов не означает равенство углов.

Можно найти синус в непрямоугольном треугольнике?

Да, синус определён для его углов. Но простое отношение двух произвольно выбранных сторон не заменяет определение. Нужно использовать подходящее построение, единичную окружность или отдельные теоремы, например теорему синусов.

Что означает запись sin² α?

Это квадрат значения синуса: (sin α)². Например, если sin α = 0,6, то sin² α = 0,6 × 0,6 = 0,36. Такая запись отличается от sin(α²) и sin(2α).

Почему синус одного угла не меняется при увеличении треугольника?

У подобных прямоугольных треугольников соответствующие стороны изменяются в одинаковое число раз. В отношении противолежащего катета к гипотенузе этот множитель сокращается. Сам угол сохраняется, а значит, сохраняется и синус.

Была ли статья полезной?

Одно нажатие, без регистрации. По ответам мы решаем, какие темы раскрывать подробнее.

Ваш ответ здесь будет первым.

Обсуждение

Комментарии читателей

Вопрос по статье, свой опыт или замеченная неточность — всё это помогает следующим читателям

Инструменты из этой статьи

Все статьи

Как найти высоту трапеции — все формулы и калькулятор

Высота трапеции — это перпендикуляр между её основаниями. Показываем на чертежах, как найти её через площадь, через сторону и угол, для равнобедренной и разносторонней трапеции — с разбором на числах.

Инструкция7 мин чтения412 просмотров