Trigonometriset yhtälöt

Suorita MAA5-opintojakso Eiran aikuislukiossa. Lue lisää.

Näissä trigonometrisissa yhtälöissä käytämme kulmana radiaania ja merkitsemme sitä muuttujalla x.

Esimerkki 1

Määritä kaikki kulmat, joille

Yksikköympyrässä tarkasteltuna sini on y-arvo, joten kahdella kulmalla sinin arvo on 0,5

Ensimmäinen kulma, jolla sini saa arvon 0,5 on 𝜋/6, joten 

Sinin jakso on 2𝜋, eli täyden kierroksen välein sini saa saman arvon. Kaikki ratkaisut yhtälöön sin(x)=0,5 ovat

Edellisessä n on jokin kokonaisluku. Se voi olla positiivinen tai negatiiviinen, eli voimme kiertää ympyrää kumpaan suuntaan tahansa.

Esimerkki 2

Ratkaise yhtälö

Trigonometrisiä yhtälöitä käsitellään kuten muitakin yhtälöitä. Pyritään ensin saattamaan yhtälö muotoon sin(x)=a

Taulukosta saamme ensimmäisen kulman, jolla yhtälö ratkeaa. Se on x=𝜋/3 ja toinen kulma on  x=𝜋-𝜋/3=2𝜋/3, joten yhtälön ratkaisut ovat

Esimerkki 3

Ratkaise yhtälö

Kulmat, joilla sini saa kyseiset arvot ovat 𝜋/4 + n2𝜋  ja 3𝜋/4 + n2𝜋. Tällöin saadaan

Kun molemmat yhtälöt jaetaan kahdella, saadaan ratkaistua x

Yhtälöä ratkaistaessa on hyvä huomioida, että jakso tulee jakaa myös. Aivan kuten missä tahansa yhtälössä, kaikki termit jaetaan.

Esimerkki 4

Ratkaise yhtälö

Muokataan yhtälö ensin muotoon cos(x)=a

Laskimella kulma, jolle kosini saa arvon 1/3 on 1,2309.... Yhtälön ratkaisut ovat

missä n on jokin kokonaisluku.

Esimerkki 5

Ratkaise yhtälöt

a-kohdassa kulmien tulee olla yhtäsuuret tai suplementtikulmat.

Näistä yhtälöistä voimme ratkaista kulman x. Viedään kaikki x:t yhtälöiden vasemmalle puolelle.

n on jokin kokonaisluku ja se pitää sisällään sekä negatiiviset, että positiiviset kokonaisluvut, joten voimme esittää ensimmäisen vastauksen ilman miinusmerkkiä.

b-kohdan yhtälö voidaan muokata muotoon

Tangentti ei ole määritelty kulmilla 𝜋/2+n𝜋, missä n on jokin kokonaisluku. Eli kulmilla, joissa kosini saa arvon 0. Tangentin jakso on 𝜋, joten yhtälön ratkaisu on 

Esimerkki 6

Ratkaise yhtälö

Muokataan yhtälöä siten, että siellä on vain siniä tai kosinia. Trigonometrian peruskaavaan mukaan

Sijoitetaan tämä yhtälöön.

Saadaan toisen asteen yhtälö. Merkitään sin(x)=t

Takaisin sijoiteuksella saadaan sin(x)=1/2 tai sin(x)=2. Jälkimmäinen ei kelpaa, sillä sini saa arvot vain -1 ja 1 väliltä. Tällöin vain sin(x)=1/2 kelpaa, joten ratkaisut ovat

Harjoitukset

1. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Millä kulmalla kyseinen funktio saa ilmoitetun arvon?

2. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Muokkaa ensin muotoon, josta voit ratkaista kulman.

3. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Ratkaise ensin sin x =a (tai cos x = a) ja sitten voit ratkaista kulman x. Muista jakso.

4. Ratkaise yhtälöt

Vihje

käytä b-kohdassa sopivaa muunnoskaavaa

5. Ratkaise yhtälöt

Vihje

b-kohdassa käytä sopivaa muunnoskaavaa. Muutoin tulon nollasääntö.

6. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Toisen asteen yhtälö. Muista b-kohdassa trigonometrian peruskaava.

7. Ratkaise yhtälöt

Vihje

Kaksinkertaisenkulman kaava ja trigonometrian peruskaava.

8. Millä vakion a arvoilla yhtälöllä on ratkaisuja? 

YO kevät 2006

Vihje

Muokkaa ensin yhtälö muotoon sin x = ...

Mitä arvoja sini saa?

9. Määritä sin(x − y), kun sin x = 1/4 , −π/2 ≤ x ≤ π/2, ja cos y = − 1/3 , π ≤ y ≤ 2π.

Tarkka arvo ja kaksidesimaalinen likiarvo. 

YO syksy 2003

Vihje

Summakaava

10. Olkoon annettuna trigonometrian kaavat sin2 α + cos2 α = 1, sin 2α = 2 sin α cos α, cos 2α = cos2 α−sin2 α ja tan α = sin α/ cos α. Osoita pelkästään näiden perusteella oikeiksi seuraavat kaavat:

Vihje

Muokkaa yhtälön oikea puoli vastaamaan vasenta puolta.

Ilmoita, mitä kaavaa olet missäkin laskun vaiheessa käyttänyt. 

YO syksy 2004

11. Ratkaise yhtälöt

YO kevät 2012

Vihje

b-kohdassa käytä trigonometrian peruskaavaa.

12. Ratkaise yhtälö cos(2x ) + cos(3x ) = 0.

YO kevät 2013 

Vihje

Miten ratkaistaan cos a = cos b?

13. Ratkaise seuraavat yhtälöt välillä [0, 2π]: 

a) sin x = 1 c) sin z = (1 + cos z)(1 − cos z). 

YO syksy 2018

Vihje

c-kohdassa avaa sulkeet

Osion perustehtävät