☰ Year plan · Mathematics (Arabic)

دائرة الوحدة والدوال الست

Week 12 · Trigonometric functions: the unit circle, signs by quadrant and the ratios of special angles · 3 lessons
1

دائرة الوحدة: ⁦cos θ = x⁩ و⁦sin θ = y⁩ و⁦tan θ = y/x⁩ والمقلوبات ⁦sec θ⁩ و⁦csc θ⁩ و⁦cot θ⁩

Mathematics Sec 1 Term 1, Unit 4, Lesson 3
Goalأقرأ النسب المثلثية الست لزاوية من نقطة على ضلعها النهائي.
New words
دائرة الوحدة · الدائرة التي مركزها ⁦O⁩ ونصف قطرها ⁦١‎⁩جيب الزاوية وجيب التمام · نكتبهما بالرمزين اللاتينيين ⁦sin⁩ و⁦cos⁩: ⁦sin θ = y⁩ و⁦cos θ = x⁩الظل · نكتبه ⁦tan θ = y/x⁩
Explanation

نضع الزاوية ⁦θ⁩ في الوضع القياسي. يقطع ضلعها النهائي دائرة الوحدة (مركزها ⁦O⁩ ونصف قطرها ⁦١‎⁩) في نقطة ⁦P(x, y)⁩. عندئذٍ ⁦cos θ = x⁩ و⁦sin θ = y⁩ و⁦tan θ = y/x⁩ (حيث ⁦x ≠ ٠‎⁩). ومقلوباتها ⁦sec θ = ١‎/x⁩ (القاطع) و⁦csc θ = ١‎/y⁩ (قاطع التمام) و⁦cot θ = x/y⁩ (ظل التمام). وبما أن ⁦P⁩ على الدائرة فإن ⁦x² + y² = ١‎⁩ أي ⁦sin²θ + cos²θ = ١‎⁩. ولأي نقطة ⁦(x, y)⁩ على الضلع النهائي، ليست بالضرورة على دائرة الوحدة، نفرض ⁦r = √(x² + y²)⁩ بعدها عن ⁦O⁩: ⁦sin θ = y/r⁩ و⁦cos θ = x/r⁩ و⁦tan θ = y/x⁩. وفي الكتب العربية تُكتب هذه الدوال بالحروف (جا وجتا وظا)، أما هنا فنحتفظ بالرموز اللاتينية ⁦sin⁩ و⁦cos⁩ و⁦tan⁩.

النسبةعلى دائرة الوحدةنقطة ⁦(x, y)⁩ و⁦r = √(x² + y²)⁩
⁦sin θ⁩⁦y⁩⁦y/r⁩
⁦cos θ⁩⁦x⁩⁦x/r⁩
⁦tan θ⁩⁦y/x⁩⁦y/x⁩
⁦csc θ⁩⁦١‎/y⁩⁦r/y⁩
⁦sec θ⁩⁦١‎/x⁩⁦r/x⁩
⁦cot θ⁩⁦x/y⁩⁦x/y⁩
Worked examples
xy−11−110r = 1P(−0.6, 0.8)
يمر الضلع النهائي لـ ⁦θ⁩ بالنقطة ⁦P(−٠٫٦‎, ٠٫٨‎)⁩ على دائرة الوحدة. فإن ⁦sin θ = ٠٫٨‎⁩ و⁦cos θ = −٠٫٦‎⁩ و⁦tan θ = ٠٫٨‎/(−٠٫٦‎) = −٤‎/٣‎⁩. تحقق: ⁦(−٠٫٦‎)² + ٠٫٨‎² = ٠٫٣٦‎ + ٠٫٦٤‎ = ١‎⁩ ✓.
xy−6−4−2246−2246810120P(−5, 12)
يمر الضلع النهائي بالنقطة ⁦(−٥‎, ١٢‎)⁩. ⁦r = √(٢٥‎ + ١٤٤‎) = ١٣‎⁩. ⁦sin θ = ١٢‎/١٣‎⁩ و⁦cos θ = −٥‎/١٣‎⁩ و⁦tan θ = −١٢‎/٥‎⁩؛ ⁦csc θ = ١٣‎/١٢‎⁩ و⁦sec θ = −١٣‎/٥‎⁩ و⁦cot θ = −٥‎/١٢‎⁩.
إذا كان ⁦cos θ = ٠٫٥‎⁩ فإن ⁦sec θ = ١‎/٠٫٥‎ = ٢‎⁩. المقلوب يقلب العدد، و⁦sec θ⁩ لا يقع أبدًا بين ⁦−١‎⁩ و⁦١‎⁩.
Class activity

عصا الظل. ارسم على ورق مربعات دائرة نصف قطرها ⁦١٠‎⁩ سم مركزها نقطة الأصل. علّم عليها بالمنقلة النقطة عند ⁦٦٠‎°⁩. اقرأ ⁦x⁩ و⁦y⁩ لها من الشبكة وقسّم كلًا منهما على ⁦١٠‎⁩. قارن مع ⁦cos ٦٠‎° = ٠٫٥‎⁩ و⁦sin ٦٠‎° ≈ ٠٫٨٧‎⁩.

Practice
1
النقطة ⁦P(٠٫٢٨‎, ٠٫٩٦‎)⁩ على دائرة الوحدة عند الزاوية ⁦θ⁩. أوجد ⁦sin θ⁩ و⁦cos θ⁩ و⁦tan θ⁩.
2
يمر الضلع النهائي بالنقطة ⁦(٣‎, ٤‎)⁩. أوجد النسب الست.
3
يمر الضلع النهائي بالنقطة ⁦(−٧‎, −٢٤‎)⁩. أوجد ⁦sin θ⁩ و⁦cos θ⁩.
4
هل توجد زاوية ⁦sin θ = ١٫٢‎⁩؟ علل.
5
إذا كان ⁦sin θ = ٠٫٨‎⁩ فأوجد ⁦cos²θ⁩.