Методика преподавания темы «Тригонометрические функции» в курсе алгебры и начал анализа

У функций у=tg х и у=сtg х область определения имеет некоторые ограничения. Обосновать это свойство можно исходя из того факта, что

tg х = sin x/ соs x. Тогда областью определения функции у=tg х будут все действительные числа, за исключением нулей функции у=соs x. Этот же самый факт можно обосновать и с помощью окружности:

рис.3

любому действительному числу х соответствует точка на окружности Рх. Если х ¹ p/2+pк, кÎZ, то эта точка имеет координаты, отличные от (0;1) и (0;-1), тогда через точки О и Рх. можно провести прямую, которая пересекает касательную к окружности, проходящую через точку (1;0), в некоторой точке Тх. Эта точка имеет ординату, которая является действительным числом. То есть в таких точках функция у=tg х будет принимать действительные значения. Если же х = p/2+pк, кÎZ, то прямая ОРх. будет совпадать с осью ОУ, а, следовательно, будет параллельна касательной к окружности. В этом случае мы не сможем найти точку Тх и ее ординату, а, значит, в этих точках функция у=tg х будет не определена. Таким образом, делаем вывод , что Дtg x =R/{p/2+pк }, кÎZ. Для функции у=сtg х рассуждения аналогичны, а, значит, учащиеся вполне могут провести их самостоятельно.

Область определения как свойство функций является ко времени изучения тригонометрии уже достаточно хорошо изученным, а процесс ее нахождения уже перешедшим из разряда умений в разряд навыков. Тем не менее при изучении тригонометрических функций стоит еще раз обратить внимание на отыскание области определения в особенности функций типа: у = сtg х * tg х; у=(sin х*соs х)/ сtg х, а также кусочно-заданных функций

сtg (х+p/2), х<p sin х, х<-p/2

у = у =

1/(sin х +1), х³p tg х/(х-7) ³2p

2) Область значений функции.

«Областью значений функции f называется множество, состоящее из всех чисел f(х), таких, что х принадлежит области определения функции f». Четкого обоснования того факта, что областью значений функций у=sin х и у=соs х является отрезок [-1;1] ни в одном из действующих школьных учебников не приводится, а вместо этого рассматриваются неравенства -1 £ sin х £ 1 и -1 £ соs х £ 1, которые выполняются для всех значений х. Однако, отсюда совершенно не следует то, что в область значений данных функций входят все точки отрезка [-1;1]. На этот момент стоит обратить особое внимание, дабы разграничить в умах учащихся два совершенно различных свойства: ограниченность и область значений. Рассмотрим пример.

Рис.4

Функция f(x) в данном случае является ограниченной (выполняются неравенства -1 £ f(x) £ 1), но отрезок [-1;1] не является множеством значений данной функции. Поэтому необходимо все-таки показать тот факт, что любое число из отрезка [-1;1] является значением функции у=sin х (у=соs х) в некоторой точке. Показать это можно хотя бы следующим образом.

Возьмем произвольное действительное число х1 такое, что

-1 £ х1 £ 1. Рассмотрим отрезок [-1;1] принадлежащий оси ОХ и возьмем точку этого отрезка соответствующую х1, восстановим из нее перпендикуляр к оси ОХ. Он пересечет единичную окружность в некоторой точке Рх1 Заметим, что х1 – это абсцисса точки Рх1, а, значит, число х1 является значением функции у=соs х для точки Рх1. (Аналогично для функции у=sin х.)

рис.5

После изучения области значений целесообразно рассмотреть свойство ограниченности функций у=соs х и у=sin х и провести взаимосвязь между этими свойствами не только для тригонометрических, но и для других классов функций.

3) Четность и нечетность.

При изучении свойств четности и нечетности тригонометрических функций необходимо четко обосновать тот факт, что sin(-х) = -sin(х), a cos(-х) = cos(х) для любых действительных значений х. Чаще всего обоснование этого факта сводится к симметричности точек окружности, соответствующих числам или углам t и – t в зависимости от того, на каком этапе происходит обоснование. «Если числу t соответствует точка М числовой окружности, то числу –t соответствует точка Р, симметричная точке М относительно горизонтального диаметра окружности (то есть относительно оси абсцисс). У таких точек одна и та же абсцисса, а ординаты равны по модулю, но отличаются знаком. Следовательно, sin(-t) = -sin(t), a cos(-t) = cos(t)» (см. [16]).

Заметим, что факт симметричности точек t и – t не является очевидным, а значит, сам нуждается в обосновании, провести которое можно, например, рассмотрев треугольник МОР. Обозначим точку пересечения отрезка МР с осью ОХ за В. Тогда треугольник МОР равнобедренный (ОМ = ОР как радиусы одной окружности), луч ОВ является биссектрисой угла МОР, а, следовательно, и высотой и медианой треугольника МОР. Тогда точки М и Р действительно будут симметричными относительно оси ОХ по определению. Это и позволяет сделать вывод о значениях синуса и косинуса противоположных углов. После этого обоснование равенств tg (-t) =-tg (t) и ctg (-t) = -ctg (t) не составит никакой трудности.

Тонкости педагогики:

Модели органических целостностей
На наш взгляд, обозначенная проблема моделирования органических целостностей, то есть действительно системного мышления, решается в эпистемологическом подходе философа и антрополога Грегори Бейтсона, основанного им на идеях кибернетики Норберта Винера. Этот подход, так же как СМД-подход, представля ...

Отбор учебного материала
Конспект темы: Адресациия в IP-сетях. В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (называемые также аппаратными или физическими), IP-адреса (называемые также сетевыми, логическими или протокольными) и символьные доменные имена. MAC-адрес состоит из двух частей – 24-разрядного уникальног ...

Основы здорового образа жизни. Физическая культура в обеспечении здоровья
Охрана собственного здоровья – это непосредственная обязанность каждого, он не вправе перекладывать ее на окружающих. Ведь нередко бывает и так, что человек неправильным образом жизни, вредными привычками, гиподинамией и перееданием уже к 20-30ти годам доводит себя до катастрофического состояния, и ...