On geometria , sini olevan kulman , joka suorakulmaisen kolmion on pituuden suhde on vastakkaisella puolella, että kulma pituus hypotenuusan . Käsite ulottuu myös mihin tahansa geometriseen kulmaan (välillä 0-180 °). Tässä mielessä sini on luku välillä 0 ja 1. Jos otetaan käyttöön suuntauksen käsite, kulmat voivat saada minkä tahansa positiivisen tai negatiivisen arvon, ja sini on luku välillä -1 ja +1. Kulman α sinusta merkitään sin ( α ) tai yksinkertaisesti sin α .
On analyysi , sinifunktion on funktio todellinen muuttuja, joka, jokaisen todellisen α, liittää sini suunnattu kulman mittaus α radiaania . Se on pariton ja jaksollinen toiminto . Trigonometriset funktiot voidaan määritellä geometrisesti, mutta moderni määritelmät tunnettu siitä, että voima-sarja tai ratkaisuja differentiaaliyhtälöitä erityinen, jolloin niiden laajentaminen tahansa arvoja ja kompleksiluvut .
Sinifunktion käytetään yleisesti mallintaa määräajoin ilmiöitä , kuten ääniaaltoja tai valo tai lämpötilan muutoksia vuoden aikana.
Sana sinus on latinankielinen sana, joka merkitsee muun muassa onteloa tai taskua. Se johtui käännösvirheestä, että se johtui suorakulmion yhden sivun pituudesta. Matemaattinen käsite on peräisin jyā- ja koṭi-jyā (en) -käsitteistä , joita käytetään Intian tähtitieteessä Gupta- aikana (tutkielmassa Surya Siddhanta ). Toisin Kreikan geometers, kuten Claudius Ptolemaios , joka perusti trigonometrisia taulukoita laskemalla merkkijonon pituuden subtended kaari, Intian matemaatikot päättävät käyttää puoli-merkkijonon, ardha-jyās tai ardha-jiva vuonna sanskrit. , Pian lyhentää JYA tai jiva , joka myös tarkoittaa, yhteydestä riippuen, koko sointu.
Vuonna VIII : nnen vuosisadan arabit käännetty Intian tekstejä. He käännetty sana jiva varten koko merkkijonon watar , mutta piti Intian sana jiva nimeämään puoli-merkkijono, arabized muodossa جيب puomin tai Jaib . Voit XII : nnen vuosisadan arabien teokset käännettiin latinaksi ja Latinalaisessa kääntäjiä, kun sana جيب Jaib varten kaimansa arabiankielistä sanaa pesillä tai Samanlaiseen vaatteen, käänsi sen latinankielisestä sanasta jolla mielekästä lähelle, sivuonteloiden .
Suunnistamattoman terävän mittauskulman α sini (asteina välillä 0-90 °, radiaaneina välillä 0 ja 90 °π2, In laadut välillä 0 ja 100 g) on positiivinen reaaliluku 0 ja 1 välillä Se voidaan määritellä käytettäessä mielivaltainen oikeus kolmio , jossa yksi kulmat kuin oikea kulma on toimenpide α .
Suorakulmion sivuja kutsutaan:
Panemme merkille:
h : hypotenuusin pituus; o : vastakkaisen sivun pituus.Joten:
.Tämä suhde ei riipu tietystä suorakulmiosta , joka on valittu mittauskulmalla α , koska kaikki nämä suorakulmaiset kolmiot ovat samanlaisia .
Missä tahansa kolmiossaMissä tahansa kolmiossa kulman ABC sinus on yhtä suuri kuin korkeuden A ja pituuden BA suhde. Se on myös yhtä suuri kuin C: n ja BC: n välisen korkeuden suhde: .
Tällöin tylpän kulman sini on yhtä suuri kuin lisäkulman sini.
Kulman sinin tunteminen antaa mahdollisuuden laskea kolmion pinta-ala: .
Toisaalta kulman sini voidaan laskea heti, kun tiedämme kolmion sivut ja pinta-alan (kolmion pinta-ala voidaan laskea Heronin kaavalla tai ristitulon ansiosta ): .
Kolmion kolmen kulman sinit liittyvät toisiinsa sinilain mukaan . Jos merkitsemme a: lla , b: llä ja c: llä pisteitä A, B ja C ja R vastakkaisia sivuja kolmioon ympyröidyn ympyrän säteen , meillä on: .
Historialliset maamerkitTrigonometriset taulukoita käytetään antiikin Mesopotamiassa , The Kreikan Empire , ja Intian niemimaalla , vuonna Pallotrigonometria tähtitieteellisiin laskelmia. Heille kyse on pituuksista, jotka liittyvät ympyrän kaareihin, joiden säde on annettu. Ensimmäisissä taulukoissa käytetään ympyrän kaaren sointua . Yksi taulukoiden laskettiin Hipparkhos vuonna II : nnen vuosisadan eaa. JKr , mutta yhtään kopiota ei ole saapunut meihin. Että Claude Ptolémée ilmestyy hänen Almagest ja sen kehitykseen voitaisiin innoittamana että Hipparkhos. Intiaanit myös alkaa työskentelemällä merkkijono taulukoita, jota he kutsuvat JYA tai jiva . Sitten he haluavat työskennellä mieluummin uuden määrän kanssa, yksinkertaisemman laskelmissa, mikä vastaa kaksinkertaisen jousen puolikaistaa. He kutsuvat tätä määrää ardha-jyaksi tai puolijonoksi , sitten vähitellen termiä jya tarvitaan kaksoisjousi puolijonoon . Termin ottavat sitten arabit, jotka translitteroivat sen jibaksi, joka kehittyy jaibiksi . Gérard de Cremonan arabialaisten kirjoitusten käännöksen aikana tämä termi muuttuu lopullisesti: Gérard de Cremona sekoittaa sen arabiankieliseen termiin, jolla on sama konsonanssi, jolla on merkitys "rinta", "kahva" tai "ontelo", ja kääntää sen vastaavalla latinankielisellä sanalla sinus .
Ensimmäinen sine taulukot tunnettuja ovat ne Siddhantas kuten Surya Siddhanta (lopussa IV : nnen vuosisadan alussa V th -luvulla) ja niille Aryabhata VI th -luvulla . Aryabhata olettaa, että 24 : nnen osan neljänneksessä, voimme sekoittaa pituus kaaren ja poskionteloiden. Kolmasosa neljänneksestä ympyrästä vastaa 30 ° kulmaa , jonka sinus on ilmeinen: puolisäde. Ja sitten saada 24 : nnen kvadrantin, yksinkertaisesti jakamalla 2-3 kertaa alkuperäisen kulma. Aryabhata pystyy Pythagoraan lauseen ansiosta laskemaan kulman puolikkaan sinin. Se vie ympyrän, jonka säde on 3438, joka johtaa silloin käytetyn π-arvon (3.141 6) ympärysmittaan 21600 (huomataan, että täysi kulma vastaa 360 ° tai 21600 minuuttia). Se antaa tälle säteen arvolle kaarien, joiden pituus on n × 225 , 24 arvoa . Intialaiset tarjoavat myös sinitaulukoita ympyröille, joiden säde on 60, 150, 120 ... Tämä tapa rakentaa sinitaulukoita, jotka vastaavat ympyrää, jonka sädettä, mielivaltaisesti kiinnitettynä, kutsutaan "täydelliseksi siniksi", jatkuu Euroopassa. XVIII nnen vuosisadan.
Sinin suunnattu kulman mittaus α on todellinen luku välillä -1 ja 1. Tässä koneessa on suunnattu trigonometriset suuntaan .
Yksikkö ympyrä on ympyrän säde 1, keskitetty alkuperä (0, 0) on suorakulmaisen koordinaatiston .
Tarkastellaan välisessä leikkauskohdassa puoli-tuleva linja alkuperästä, joka tekee mittauksen kulman α kanssa puoli-akselin (O x ) , ja yksikkö ympyrä. Sitten tämän leikkauksen pystysuora komponentti on yhtä suuri kuin sin ( α ) . Tämä määritelmä on sama kuin edellinen, kun α on positiiviseen suuntaan suuntautuvan keskeisen kulman mitta, ja päätämme tämän edellisestä huomauttamalla, että kulman suuntauksen muutos saa aikaan sinusmerkin muutoksen.
On mahdollista määrittää suoraan käyttämällä determinanttia orientoidun kulman sini kahden vektorin välillä, joiden koordinaatit tiedämme: varten ja meillä on: . Tällainen tasa-arvo voidaan osoittaa, jos otamme itsestäänselvyytenä sinin eron trigonometrisen kaavan . Kysy vain ja huomaa sen .
Jos suunnatut kulmat mitataan radiaaneina, funktiota, joka yhdistää todelliseen α, suunnatun mittauskulman α radiaaneja sinin, kutsutaan sinifunktioksi.
Suunnattujen kulmien geometristen ominaisuuksien havaitseminen antaa meille mahdollisuuden päätellä identiteetit sin (- α ) = −sin ( α ) (sinifunktio on siis pariton ), sin ( α + π) = −sin ( α ) ja sin ( α + 2π) = sin ( α ) (sinifunktio on siis jaksollinen jakson 2π kanssa).
Koko sarjastaOn analyysi , toiminto sin on määritelty joukko ℝ on todellinen määrä , jonka sarja , jossa osoitetaan, että se konvergoi kaikkien ℝ:
;osoitamme myös, että tämä määritelmä on sama kuin edellinen kun kulmat mitataan radiaaneina.
Jaksotus derivoituvuus ja jatkuvuutta sitten perustama sarja teoriaa , koska ovat Euler kaavat monimutkainen analyysi yhdistää trigonometriset toiminnoista eksponenttifunktiota sekä Eulerin identiteetti . Tätä määritelmää käytetään usein lähtökohtana tiukoissa analyyseissä ja se sallii luvun π määrittelyn .
Sarjaa käyttävä määritelmä mahdollistaa sinifunktion laajentamisen analyyttiseksi funktioksi koko kompleksitasolla .
Liuoksena, joka differentiaaliyhtälönKoko edellinen sarja on ainutlaatuinen ratkaisu Cauchyn ongelmaan :
,mikä muodostaa siis sinifunktion vastaavan määritelmän.
Trigonometriset toiminnot eivät ole bijektiivisiä (eivät edes injektoivia , koska ne ovat jaksollisia ); he eivät siis myönnä vastavuoroisia bijektioita . Vuonna rajoittavat tietyt väliajoin sekä lähtö- ja saapumisaika , trigonometriset funktiot voi toteuttaa bijections. Vastavuoroinen arcsiinihakemus määritetään seuraavasti:
kaikille todellisille x: lle ja y : lle:
jos ja vain jos
.Arcsin toiminto on siis bijektio päässä [-1, 1] päälle [-π / 2, π / 2] ja täyttää
ja
. JohdannainenJohdannainen sini funktio on kosini funktio :
.
Tämä ominaisuus on välitön sini- ja kosini-funktioiden kokonaislukusarjojen määritelmien kanssa. Päätämme erityisesti siitä .
Päinvastoin, tämä raja voidaan päätellä geometrisesta määritelmästä (vrt. § ”Rajat” ) ja käyttää sitä sitten johdannaisen laskemiseen.
IntegraaliPrimitiivinen on synti on -cos , joka on kirjoitettu: Toisin sanoen : kaikille x 0 ,
,missä on "integraatiovakio".
RajatAlla olevassa taulukossa näkyvät arvot vastaavat kulmia, joihin neliöjuuria käyttävä lauseke on mahdollinen, ja tarkemmin mitä Wantzelin lause koskee; lisätietoja on artikkelissa Erityisten trigonometristen arvojen minimipolynomi .
x (kulma) | synti x | y (lisäkulma) | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Tutkinnot | Radiaanit | Riveissä | Tarkka | Desimaali | Tutkinnot | Radiaanit | Riveissä |
0 ° | 0 | 0 g | 0 | 0 | 180 ° | 200 g | |
15 ° | 16 2 ⁄ 3 g | 0,258819045102521 | 165 ° | 183 1 / 3 g | |||
18 ° | 20 g | 0,309016994374947 | 162 ° | 180 g | |||
30 ° | 33 1 ⁄ 3 g | 0.5 | 150 ° | 166 2 / 3 g | |||
36 ° | 40 g | 0,5877852523 | 144 ° | 160 g | |||
45 ° | 50 g | 0,707106781186548 | 135 ° | 150 g | |||
54 ° | 60 g | 0,809016994374947 | 126 ° | 140 g | |||
60 ° | 66 2 ⁄ 3 g | 0,866025403784439 | 120 ° | 133 1 / 3 g | |||
75 ° | 83 1 ⁄ 3 g | 0,965925826289068 | 105 ° | 116 2 / 3 g | |||
90 ° | 100 g | 1 | 1 |
Sini käytetään määrittämään imaginaariosan on kompleksiluvun z annetaan polaariset koordinaatit , sen moduuli r ja sen argumentti φ :
missä i tarkoittaa kuvitteellista yksikköä .
Z: n kuvitteellinen osa on
Erityisesti
Sinusit monimutkaisella argumentillaSinifunktion määritelmä kokonaislukusarjana ulottuu monimutkaisiin argumentteihin z ja antaa kokonaisfunktion :
tai:
,missä sinh tarkoittaa hyperbolista sinifunktiota .
Joskus on hyödyllistä ilmaista se argumentin todellisina ja kuvitteellisina osina: x: lle ja y: lle todellinen,
Kompleksisen sinuksen osittainen jae ja sarjakehitysKäyttäen tekniikkaa kehittää yksinkertainen elementtien (in) meromorfinen funktio , voidaan löytää ääretön sarja :
.Löydämme myös
.Tuotekehityksen tekniikkaa käyttämällä voimme johtaa
.Monimutkaisen sinuksen käyttösin z löytyy funktionaaliyhtälö varten gammafunktion , kutsutaan komplementin kaava ,
joka puolestaan piilee funktionaaliyhtälö varten Riemannin Zeta funktio ,
.Kuten kaikki holomorfiset toiminnot , sin z on harmoninen , ts. Ratkaisu kaksiulotteiseen Laplace-yhtälöön :
.Monimutkainen grafiikka
![]() |
![]() |
![]() |
todellinen osa | kuvitteellinen osa | moduuli |
![]() |
![]() |
![]() |
todellinen osa | kuvitteellinen osa | moduuli |
Sinin tai kosinin laskemiseksi ei ole vakiomenetelmää; etenkään IEEE 754-2008 -standardi ei tarjoa mitään. Algoritmin valinta on kompromissi tulojen nopeuden, tarkkuuden ja laajuuden välillä, erityisesti mahdollisuus laskea arvo suurille numeroille (suuri 2π radiaanin edessä tai 360 astetta). Sarjakehitystä käytetään hyvin vähän, koska se ei toimi hyvin.
Yksi yleinen menetelmä on arvojen ennakkolaskenta ja tallentaminen hakutaulukkoon ; funktion palauttama arvo on silloin matriisiin lähintä merkintää vastaava arvo, tai muuten tarkasteltavaa kulmaa ympäröivien kahden arvon lineaarinen interpolointi . Tätä menetelmää käytetään laajalti 3D- synteettisten kuvien tuottamiseen .
Tieteelliset laskimet käyttävät yleensä CORDIC- menetelmää .
Useissa tapauksissa toteutetut toiminnot ilmaisevat sisääntulokulman puolikierrosten lukumääränä eikä radiaaneina (yksi puolikierros on yhtä suuri kuin π radiaani). Itse asiassa π on irrationaaliluku , joten sen arvo esittää pyöristysvirheitä perustasta riippumatta; teemme siten vähemmän syöttövirheitä puhumalla 0,25 puolikierrosta kuin puhumalla π / 4 radiaaneista.