EssayAI
Блог
Блог
Математика и алгоритмы

Формулы приведения: sin и cos от (90k +/- alpha)

11 июня 2026Время чтения: 9 минут
#формулы приведения#синус#косинус#тригонометрия#единичная окружность

Формулы приведения позволяют заменить тригонометрическую функцию угла вида 90k±α90^\circ k \pm \alpha на функцию острого угла α\alpha. Без них нельзя упростить выражения вроде sin(150)\sin(150^\circ), cos(270α)\cos(270^\circ - \alpha) или sin(180+α)\sin(180^\circ + \alpha) - задачи, которые регулярно встречаются в ЕГЭ и вузовских курсах. Ниже разберём механику двух главных правил, составим полную таблицу и проверим каждую формулу на числовом примере. Начните с калькулятора: выберите функцию, сдвиг и знак, потяните ползунок угла - формула и числовые значения пересчитаются мгновенно.

Два правила, которые заменяют всю таблицу

Не нужно запоминать восемь отдельных формул, если усвоить два правила:

Правило 1. Смена функции. Если в аргументе стоит сдвиг 90k90^\circ \cdot k, где kk нечётное число (9090^\circ или 270270^\circ), функция меняется: синус превращается в косинус, косинус - в синус. При чётном kk (180180^\circ или 360360^\circ) функция остаётся прежней.

Правило 2. Знак. Знак результата определяется знаком исходной функции в том квадранте, в который попадает угол 90k±α90^\circ k \pm \alpha, если считать α\alpha острым (то есть из первого квадранта). Угол α\alpha как бы «путешествует» вместе со сдвигом по тригонометрической окружности: попал в квадрант, где исходная функция положительна - знак «плюс», отрицательна - «минус».

Именно эту механику наглядно показывает анимация ниже: как точка на единичной окружности смещается на 90k90^\circ k и как меняются знаки координат.

Точка на единичной окружности последовательно сдвигается на 90°, 180°, 270° и 360°. Видно, как координаты (x = cos, y = sin) меняют знак и роль при переходе между квадрантами - именно это объясняет оба правила приведения

Полная таблица восьми формул

Аргументsincos
90+α90^\circ + \alphacosα\cos\alphasinα-\sin\alpha
90α90^\circ - \alphacosα\cos\alphasinα\sin\alpha
180+α180^\circ + \alphasinα-\sin\alphacosα-\cos\alpha
180α180^\circ - \alphasinα\sin\alphacosα-\cos\alpha
270+α270^\circ + \alphacosα-\cos\alphasinα\sin\alpha
270α270^\circ - \alphacosα-\cos\alphasinα-\sin\alpha
360+α360^\circ + \alphasinα\sin\alphacosα\cos\alpha
360α360^\circ - \alphasinα-\sin\alphacosα\cos\alpha

Строки со сдвигом 9090^\circ и 270270^\circ - нечётный kk, функция меняется. Строки 180180^\circ и 360360^\circ - чётный kk, функция остаётся. Знак в каждой строке проверяется по квадранту.

Вывод формул через единичную окружность

Проследим, откуда берётся, например, sin(90+α)=cosα\sin(90^\circ + \alpha) = \cos\alpha.

На единичной окружности точка P(α)P(\alpha) имеет координаты (cosα,sinα)(\cos\alpha,\, \sin\alpha). Поворот на 9090^\circ против часовой стрелки переводит её в точку P(90+α)P(90^\circ + \alpha) с координатами (sinα,cosα)(-\sin\alpha,\, \cos\alpha) - это стандартное преобразование (x,y)(y,x)(x,\,y) \mapsto (-y,\, x). Поскольку sin(90+α)\sin(90^\circ + \alpha) - это yy-координата новой точки, получаем cosα\cos\alpha. Аналогично cos(90+α)=sinα\cos(90^\circ + \alpha) = -\sin\alpha - это xx-координата.

Тот же приём даёт все остальные строки таблицы: поворот на 180180^\circ меняет знаки обеих координат (sin(180+α)=sinα\sin(180^\circ + \alpha) = -\sin\alpha, cos(180+α)=cosα\cos(180^\circ + \alpha) = -\cos\alpha); поворот на 270270^\circ снова переставляет координаты местами и меняет знаки; поворот на 360360^\circ возвращает в исходную точку.

Единичная окружность: точка угла alpha и её образы при сдвигах на 90°, 180°, 270°. Стрелки показывают, как меняются координаты x и y
Единичная окружность: точка угла alpha и её образы при сдвигах на 90°, 180°, 270°. Стрелки показывают, как меняются координаты x и y

Как применять формулы приведения в задачах

Шаг 1. Представьте аргумент в виде 90k±α90^\circ k \pm \alpha, выделив острый угол α(0,90)\alpha \in (0^\circ,\, 90^\circ).

Шаг 2. Определите чётность kk. Нечётное - меняйте функцию; чётное - оставляйте.

Шаг 3. Определите знак. Подставьте угол 90k+α90^\circ k + \alpha (или 90kα90^\circ k - \alpha) как если бы α\alpha был острым. В каком квадранте оказался угол? Какой знак имеет исходная функция в этом квадранте?

Пример 1. Найти sin(150)\sin(150^\circ).

Запишем: 150=90+60150^\circ = 90^\circ + 60^\circ, то есть k=1k = 1 (нечётное) и α=60\alpha = 60^\circ.

Правило 1: функция меняется, sincos\sin \to \cos. Правило 2: 90+60=15090^\circ + 60^\circ = 150^\circ - второй квадрант, синус положителен - знак «плюс». Итог:

sin(150)=cos(60)=12.\sin(150^\circ) = \cos(60^\circ) = \frac{1}{2}.

Пример 2. Упростить cos(270α)\cos(270^\circ - \alpha).

k=3k = 3 (нечётное), знак минус перед α\alpha. Функция меняется: cossin\cos \to \sin. Угол 270α270^\circ - \alpha при остром α\alpha лежит в третьем квадранте, где косинус отрицателен - знак «минус». Итог:

cos(270α)=sinα.\cos(270^\circ - \alpha) = -\sin\alpha.

Проверим при α=30\alpha = 30^\circ: cos(240)=cos(180+60)=cos(60)=1/2\cos(240^\circ) = \cos(180^\circ + 60^\circ) = -\cos(60^\circ) = -1/2; sin(30)=1/2-\sin(30^\circ) = -1/2. Совпадает.

Числовая проверка через значения из таблицы

Таблица значений тригонометрических функций для стандартных углов позволяет мгновенно убедиться в правильности любой формулы приведения.

Проверим cos(270+α)=sinα\cos(270^\circ + \alpha) = \sin\alpha при α=45\alpha = 45^\circ:

cos(315)=cos ⁣(270+45)=sin(45)=220,707.\cos(315^\circ) = \cos\!\left(270^\circ + 45^\circ\right) = \sin(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0{,}707.

Проверка прямым вычислением: 315=36045315^\circ = 360^\circ - 45^\circ, а cos(360α)=cosα\cos(360^\circ - \alpha) = \cos\alpha, значит cos(315)=cos(45)=22\cos(315^\circ) = \cos(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2}. Совпало.

Теперь проверим sin(180α)=sinα\sin(180^\circ - \alpha) = \sin\alpha при α=30\alpha = 30^\circ:

sin(150)=sin ⁣(18030)=sin(30)=12.\sin(150^\circ) = \sin\!\left(180^\circ - 30^\circ\right) = \sin(30^\circ) = \frac{1}{2}.

Это один из самых частых примеров в задачах ЕГЭ: sin(150)=0,5\sin(150^\circ) = 0{,}5.

Такие числовые проверки занимают 10-15 секунд и гарантируют, что правило применено верно, - особенно при самостоятельном изучении материала.

Связь с тангенсом и котангенсом

Формулы приведения для тангенса и котангенса следуют из формул для синуса и косинуса:

tan(90+α)=sin(90+α)cos(90+α)=cosαsinα=cotα,\tan(90^\circ + \alpha) = \frac{\sin(90^\circ + \alpha)}{\cos(90^\circ + \alpha)} = \frac{\cos\alpha}{-\sin\alpha} = -\cot\alpha, tan(180+α)=sinαcosα=tanα.\tan(180^\circ + \alpha) = \frac{-\sin\alpha}{-\cos\alpha} = \tan\alpha.

Общий вывод: при нечётном kk тангенс превращается в котангенс и обратно; при чётном остаётся тангенсом. Знак определяется так же, как для синуса и косинуса. Поэтому, усвоив таблицу для sin и cos, с tan/cot дополнительных правил запоминать не нужно.

Периодичность и формулы приведения как частный случай

Формулы приведения тесно связаны с периодичностью тригонометрических функций. Период синуса и косинуса равен 2π=3602\pi = 360^\circ, поэтому sin(360+α)=sinα\sin(360^\circ + \alpha) = \sin\alpha и cos(360+α)=cosα\cos(360^\circ + \alpha) = \cos\alpha - это не «формулы приведения» в строгом смысле, а просто периодичность. Строка k=3k = 3 в таблице (360±α360^\circ \pm \alpha) является следствием периодичности.

Зато строки с k=1k = 1 и k=2k = 2 (180±α180^\circ \pm \alpha и 270±α270^\circ \pm \alpha) задают симметрию функций относительно точек π\pi и 3π/23\pi/2 единичной окружности. Понимание этой геометрической симметрии позволяет получать все формулы без зубрёжки.

Практическое следствие: для упрощения выражений с аргументами больше 360360^\circ сначала вычитают нужное число полных оборотов 360n360^\circ \cdot n, а затем применяют формулу приведения. Например, sin(750)=sin(7502360)=sin(30)=0,5\sin(750^\circ) = \sin(750^\circ - 2\cdot 360^\circ) = \sin(30^\circ) = 0{,}5.

Применение в тождествах и уравнениях

Формулы приведения активно используются при доказательстве тождеств. Например:

sin ⁣(π2+x)+cos(π+x)=cosx+(cosx)=0.\sin\!\left(\frac{\pi}{2} + x\right) + \cos(\pi + x) = \cos x + (-\cos x) = 0.

При решении уравнений формулы приведения сводят все функции к одному аргументу. Уравнение sin(90x)=cosx\sin(90^\circ - x) = \cos x обращается в тождество cosx=cosx\cos x = \cos x и выполняется для любого xx - это признак того, что уравнение имеет бесконечно много корней (выполнено тождественно).

В тригонометрических многочленах и интегралах формулы приведения помогают развернуть выражения перед применением линейности или формул кратных углов.

Частые ошибки

  • Забывают определить чётность kk и оставляют функцию без смены. При сдвиге на 9090^\circ или 270270^\circ функция обязана смениться - игнорирование этого правила даёт формально похожий, но ложный результат.
  • Определяют знак по острому углу α\alpha, а не по всему аргументу 90k±α90^\circ k \pm \alpha. Знак зависит от квадранта угла 90k±α90^\circ k \pm \alpha, не от квадранта α\alpha.
  • Путают направление: 90+α90^\circ + \alpha и 90α90^\circ - \alpha дают одинаковую функцию, но разные знаки для косинуса. Сравните: sin(90+α)=cosα\sin(90^\circ + \alpha) = \cos\alpha, sin(90α)=cosα\sin(90^\circ - \alpha) = \cos\alpha, но cos(90+α)=sinα\cos(90^\circ + \alpha) = -\sin\alpha, cos(90α)=+sinα\cos(90^\circ - \alpha) = +\sin\alpha.
  • Применяют формулу к углам вне диапазона [0,360][0^\circ, 360^\circ]. Перед применением формулы приведения угол нужно привести к основному диапазону с помощью ±360n\pm 360^\circ \cdot n.
  • Смешивают радианную и градусную меры. 90=π/290^\circ = \pi/2 рад; формулы приведения работают в обеих мерах, но смешивать их нельзя.

FAQ

Как быстро запомнить все восемь формул приведения? Достаточно запомнить два правила: при нечётном кратном 9090^\circ функция меняется (sin - cos, cos - sin), при чётном - нет. Знак берётся из квадранта угла 90k±α90^\circ k \pm \alpha, рассматривая α\alpha острым. Несколько примеров с проверкой на числах закрепляют эти правила надёжнее любой зубрёжки таблицы.

Работают ли формулы приведения для отрицательных углов? Да, если сначала применить формулу чётности: sin(α)=sinα\sin(-\alpha) = -\sin\alpha и cos(α)=cosα\cos(-\alpha) = \cos\alpha. После этого угол становится положительным и можно пользоваться формулами приведения в обычном порядке.

Чем формулы приведения отличаются от формул сложения? Формулы сложения (sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ\sin(\alpha + \beta) = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta) работают для произвольных α\alpha и β\beta. Формулы приведения - это частный случай при β=90k\beta = 90^\circ k: подставив cos(90k)\cos(90^\circ k) и sin(90k)\sin(90^\circ k) (равные 0 или ±1\pm 1) в формулу сложения, получим именно таблицу приведения. Формулы приведения удобнее, потому что записываются короче и не требуют раскрытия сложения.

Коротко

Формулы приведения заменяют функцию угла 90k±α90^\circ k \pm \alpha на функцию острого угла α\alpha по двум правилам: при нечётном kk синус и косинус меняются местами, знак определяется квадрантом результирующего угла. Вся таблица из восьми строк выводится из единичной окружности за одну итерацию. Проверяйте каждую формулу числовым примером - это занимает секунды и гарантирует от случайной ошибки знака.

Доверьте текст нейросети EssayAI

Открыть EssayAI

Бесплатно, на русском языке и без VPN

Читайте также