Matematyka dla liceum/Trygonometria/Miara łukowa kąta

Z testwiki
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Miara łukowa kąta

Szablon:Indeksuj Narysujmy okrąg o promieniu r, a na nim zaznaczmy łuk L, dla którego kąt środkowy oparty o ten łuk będzie wynosił 60∘. Znajdźmy wzór na długość tego łuku.

Intuicyjnie długość łuku do obwodu okręgu jest równa mierze kąta w stopniach do 360∘:

LOb=60∘360∘

ponieważ Ob=2πr, otrzymujemy:

L2πr=60∘360∘

zatem:

L=2π⋅60∘r360∘=(2π⋅60∘360∘)r

Jak łatwo zauważyć wartość (2π60∘360∘) nie zależy od promienia naszego okręgu, tylko od kąta, który tworzy nasz łuk. Wartość ta nazywana jest miarą łukową kąta dla kąta 60∘. W ogólności wzór na długość łuku wyznaczonego przez kąt φ∘ (wyznaczonego w stopniach) przybierze postać:

L=(2πφ∘360∘)r=(πφ∘180∘)r

Tak jak długość nie musi wyrażać się w metrach, tak też kąt nie musi wyrażać się w stopniach. Możemy wykorzystać inną jednostkę kąta, jakim jest radian. Wtedy wartość kąta jest wyrażana w tzw. mierze łukowej. Załóżmy, że kąt φ∘ jest wyrażony w stopniach, φ w radianach, wówczas wartości tych kątów wiąże zależność:

φ=πφ∘180∘

Jednostką miary łukowej jest radian, który w skrócie zapisywany jest przez rad. Często przy podawaniu kąta wyrażonego w mierze łukowej pomija się jednostkę np. zamiast π2 rad pisze się po prostu π2.

Powróćmy znowu do wzoru na długość łuku L, tym razem jednak załóżmy, że kąt na którym jest oparty łuk jest wyrażony w radianach i wynosi α. Wówczas wykorzystując zależność α=π⋅α∘180∘ otrzymujemy zależność:

L=π⋅α∘180∘r=αr

dzieląc obustronnie przez r otrzymujemy:

Lr=α

Szablon:Koniec grafiki

Szablon:Mat:Def

Ten drugi wzór jest o wiele łatwiejszy do zapamiętania.

Zauważmy, że miara kąta pełnego wyrażonego w stopniach wynosi 360∘, a w radianach π⋅360∘180∘ rad=2π rad. Zatem:

  • 2π rad=360∘
  • π rad=180∘
  • π2 rad=90∘
  • π3 rad=60∘
  • π4 rad=45∘
  • π6 rad=30∘

Aby zamienić stopnie na radiany możemy wykorzystać wcześniej wzór:

radiany=stopnie⋅π180∘

(który był przedstawiony wcześniej, lecz w nieco innej postaci).

Odwrotnie, aby zamienić radiany na stopnie wykorzystujemy wzór:

stopnie=radiany⋅180∘π

Możemy go otrzymać przekształcając poprzedni wzór.

Przykład 1 Zamieńmy miarę stopniową na miarę łukową

a) 30∘
b) 45∘
c) 150∘

Wówczas możemy to zrobić na dwa sposoby:

a) I sposób za pomocą proporcji:
2π - 360∘
x - 30∘
czyli:
2πx=360∘30∘
x=2π⋅30∘360∘
x=π6
II sposób, wykorzystując wzór:
x=30∘π180∘
x=π6
b) x=45∘π180∘=π4
c) x=150∘π180∘=5π6

Przykład 2 Zamieńmy miarę łukową na miarę stopniową

a) π10
b) 2π3
b) 9π5

Podobnie jak w poprzednim przykładzie, możemy to zrobić na dwa sposoby:

a) I sposób za pomocą proporcji:
2π - 360∘
π10 - x
zatem:
2ππ10=360∘x
20=360∘x
20x=360∘
x=18∘
II sposób, wykorzystując wzór:
x=π10⋅180∘π=18∘
b) x=2π3⋅180∘π=120∘
c) x=9π5⋅180∘π=36∘⋅9=324∘


Szablon:Nawigacja