Processing math: 100%

30 Eylül 2011 Cuma

Derece skalasında üçün katı olan açıların trigonometrik fonksiyonları

Problem 4: Derece biriminde üç ve üçün tam katı olan açıların sinüs ve kosinüslerini tam sayılarla toplama, çıkarma, çarpma, bölme ve kök almayı kullanarak hesaplayınız.

Problemi çözmeden önce 0o, 30o, 45o, 60o ve 90o gibi özel açıların trigonometrik fonksiyonlarını eşkenar ve ikizkenar dik üçgenlerden hesaplamayı bildiğimizi varsayıyoruz.

Daha az tanınan bir üçgen ise yandaki şekilde gösterilen ve tepe açısı 36o olan ABC ikizkenar üçgenidir. Şekilde siyah renkle gösterilen açılar 72o iken kırmızı renkle gösterilen açılar 36o'dir. DC doğru parçası ACB'nin açıortayı olduğundan, ABCCBD açı-açı-açı benzerliği vardır. Bu benzerlikten faydalanarak 36o'nin trigonometrik fonksiyonlarının değerlerini bulmaya çalışalım. |AD|=|DC|=|BC|=:a ve |BD|=:b uzunluklarını tanımlarsak, |AB|=|AC|=a+b olur. Benzerlikten dolayı ba=aa+b

denklemi geçerlidir. Bu denklem yeniden düzenlendiğinde aşağıdaki ikinci mertebeden denklem elde edilir. b2+aba2=0
Denklemin çözümü bize b uzunluğunu a cinsinden ifade etme olanağı sağlayacaktır. b=a512
Şimdi BCD üçgeninde kosinüs teoremini uygulayacak olursak b2=2a22a2cos36o  cos36o=1b22a2
sonucuna ulaşırız. Daha önce bulduğumuz oran yerine konulduğunda, cos36o=1+54 değeri hesaplanılabilir. Sinüsün değerini hesaplamak artık kolay: sin36o=1cos236o=558.

6o=36o30o olduğunu gözleyelim. O zaman trigonometrik fonksiyonların toplam formüllerini kullanarak sin6o=sin36ocos30ocos36osin30o=1535321+58

ve cos6o=cos36ocos30o+sin36osin30o=3+1585532
sonuçları bulunacaktır. Amacımıza neredeyse ulaştık. 3o'lik açının da sinüs ve kosinüsünü hesaplarsak, nN olmak üzere 3no'lik açılarında trigonometrik fonksiyonlarını hesaplayabileceğiz. Bu amaçla cos(2x)=2cos2x1=12sin2x formülünde x=3o koyalım. cos3o=12+12cos6o=8+3+151655128sin3o=1212cos6o=831516+55128

Artık indüksiyona başlayabiliriz. n2 için, sin(3(n1)o) ve cos(3(n1)o) biliniyorsa, o zaman sin(3no)=sin(3(n1)o)cos(3o)+cos(3(n1)o)sin(3o)cos(3no)=cos(3(n1)o)cos(3o)sin(3(n1)o)sin(3o)

formüllerinden 3o'nin tam katı olan bütün açıların, sinüs ve kosinüsleri tamsayıları, dört aritmetik işlemi ve kök almayı kullanarak hesaplanılabilir.

İşaret: Burada bulduğumuz sonucun daha kuvvetlisi Öklit'in cetvel ve pergel çizimlerinde de vardır: Derece biriminde tamsayı olan bir açının, cetvel ve pergel ile çizilebilmesi için o açının üçe bölünebilmesi yeterlidir.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder