Rovnice se sinem a kosinem

Připravit hodinu Všechny formáty

Žáci řeší základní goniometrické rovnice pomocí jednotkové kružnice, zapisují všechny větve řešení a vybírají řešení v zadaném intervalu.

Klikněte a tvořte

Získejte přípravu zdarma

Vyberte formát. Jedním kliknutím otevřete tvorbu na téma Rovnice se sinem a kosinem (II. ročník) — ScioBot ho připraví za vás.

Připravit hodinu

Další formáty na jedno kliknutí

Téma si můžete upravit. Předmět a ročník už jsou vyplněné — stačí si vybrat, co chcete vytvořit.

Goniometrické rovnice jsou výslovně součástí učiva RVP G. Téma propojuje jednotkovou kružnici, periodicitu a grafy se základními rovnicemi se sinem a kosinem. Žáci rozlišují jedno nalezené řešení od celé množiny řešení.

Úhly zapisujeme v radiánech. Pro sin⁡x=c\sin x=c a cos⁡x=c\cos x=c nejprve ověříme ∣c∣≤1|c|\le1, najdeme všechny větve na jedné periodě a připojíme násobky 2π2\pi. V omezeném intervalu nakonec vybereme jen přípustná řešení.

Složitější rovnice upravujeme pomocí základních identit nebo substituce. Každá úprava musí zachovat původní podmínky; dělení sinem či kosinem může ztratit řešení, v nichž je dělitel nulový.

Předpoklady

Klíčové pojmy

Rovnice se sinem

Je-li sin⁡α=c\sin\alpha=c, pak všechna řešení jsou x=α+2kπx=\alpha+2k\pi nebo x=π−α+2kπx=\pi-\alpha+2k\pi, k∈Zk\in\mathbb Z. Pro krajní hodnoty c=±1c=\pm1 obě větve splývají.

Rovnice s kosinem

Je-li cos⁡α=c\cos\alpha=c, pak x=±α+2kπx=\pm\alpha+2k\pi, k∈Zk\in\mathbb Z. Při c=±1c=\pm1 se větve po započtení periody překrývají.

Existence řešení

Sinus i kosinus mají obor hodnot [−1,1][-1,1]. Rovnice sin⁡x=2\sin x=2 proto nemá reálné řešení.

Argument funkce

Po vyřešení sin⁡(2x)=1/2\sin(2x)=1/2 musí všechny získané hodnoty argumentu 2x2x projít dělením dvěma. Dělí se také člen s periodou, nikoli jen základní úhel.

Součinový tvar

Rovnice sin⁡xcos⁡x=0\sin x\cos x=0 se řeší jako sin⁡x=0\sin x=0 nebo cos⁡x=0\cos x=0. Dělením jedním z činitelů bez rozboru jeho nulových hodnot bychom část řešení ztratili.

Navazující rovnice s tangentou

Je-li tan⁡α=c\tan\alpha=c, řešení rovnice tan⁡x=c\tan x=c mají tvar x=α+kπx=\alpha+k\pi, k∈Zk\in\mathbb Z. Tangens není definován pro x=π/2+kπx=\pi/2+k\pi. Na rozdíl od sinu a kosinu má periodu π\pi a obor hodnot R\mathbb R.

Časté miskoncepce

  • Častá chyba

    Žák u sin⁡x=1/2\sin x=1/2 zapíše jen x=π/6x=\pi/6.

    Jak na to

    Na kružnici vyznačte i 5π/65\pi/6 a přidejte celá otočení. Dostanete x=π/6+2kπx=\pi/6+2k\pi nebo x=5π/6+2kπx=5\pi/6+2k\pi.

  • Častá chyba

    Žák u cos⁡x=1\cos x=1 uvádí dvě různé větve x=0+2kπx=0+2k\pi a x=−0+2kπx=-0+2k\pi.

    Jak na to

    Oba zápisy určují stejnou množinu. Stačí x=2kπx=2k\pi; počet různých řešení posuzujte v zadaném intervalu.

  • Častá chyba

    Žák při dělení rovnice sinem ztratí řešení.

    Jak na to

    Na sin⁡xcos⁡x=0\sin x\cos x=0 použijte pravidlo nulového součinu a porovnejte je s neoprávněným dělením sin⁡x\sin x.

Jak učit

  1. Evokace: na jednotkové kružnici vyhledejte všechny úhly jedné periody se sinem rovným jedné polovině.

  2. Uvědomění: odvoďte obě větve a periodicitu, procvičte kosinus i násobek argumentu a řešení v uzavřeném intervalu.

  3. Reflexe: žáci porovnají přesný zápis všech řešení s grafickými průsečíky.

Nápady na aktivity

  • Dvojice řeší sin⁡x=1/2\sin x=1/2 na [0,2π][0,2\pi] a potom na celé reálné ose. Vysvětlí rozdíl mezi konečným seznamem a zápisem s celočíselným parametrem.

  • Žáci opraví neúplné řešení rovnice sin⁡(2x)=1/2\sin(2x)=1/2 a ověří vybrané hodnoty dosazením.

Hodnocení

Žák vyřeší cos⁡x=−1/2\cos x=-1/2 na [0,2π][0,2\pi] a uvede 2π/32\pi/3 a 4π/34\pi/3.

Žák zapíše všechna řešení sin⁡(2x)=1/2\sin(2x)=1/2 jako x=π/12+kπx=\pi/12+k\pi nebo x=5π/12+kπx=5\pi/12+k\pi, k∈Zk\in\mathbb Z.

V navazující úloze žák vyřeší tan⁡x=1\tan x=1 jako x=π/4+kπx=\pi/4+k\pi, k∈Zk\in\mathbb Z, a zkontroluje definiční podmínky tangenty.

Související témata

Zdroje

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Rovnice se sinem a kosinem

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Rovnice se sinem a kosinem jedním klikem.

Základní materiály

Interaktivní aktivity 14

K tisku a rozstříhání 8

Hry pro celou třídu 4

Očekávané výstupy

  • žák řeší lineární a kvadratické rovnice a nerovnice, řeší soustavy rovnic, v jednodušších případech diskutuje řešitelnost nebo počet řešení
  • žák využívá poznatky o funkcích při řešení rovnic a nerovnic, při určování kvantitativních vztahů
  • žák aplikuje vztahy mezi hodnotami exponenciálních, logaritmických a goniometrických funkcí a vztahy mezi těmito funkcemi

Učíte Rovnice se sinem a kosinem trochu jinak?

Popište ScioBotu vlastními slovy, co s žáky chcete zvládnout a kolik máte času. Materiál přizpůsobí vašemu ŠVP, třídě i žákům se speciálními vzdělávacími potřebami.

Napsat ScioBotu

Související témata