ملف:Circle-trig6.svg جميع الدوال المثلثية التي لها زاوية θ يمكن انشاؤها بالهندسة التحليلية بدلالة درائرة الوحدة التي مركزها عند O .
ملف:Unit circle angles.svg الجيوب وجيوب التمام حول دائرة الوحدة
في علم الرياضيات ، المطابقات أو المتطابقات المثلثية هي متساويات تتألف من دوال مثلثية . وتعتبر المتطابقات مفيدة جدًا في تبسيط أو التحويل بين الدوال الرياضية. كما أن لها دور كبير في حل المعادلات الرياضية خاصة في معكوس الدالة (كصيغة غاردان ) والتكامل (كتكامل مربع جيب تمام الزاوية ).
ملاحظات
سيتم استخدام الرموز المتفق عليها عالميًا بدلا من العربية، مثلا جا(س) سوف تصبح (sin( x وذلك بغرض تسهيل الانتقال بين المقالات بكافة اللغات في هذه الموسوعة.
لتجنب الالتباس حول (sin−1 ( x ومثيلاتها هل هي مقاليب أم معاكيس، سيتم استخدام (cosec( x ومثيلاتها للمقاليب و(arcsin( x ومثيلاتها للمعكوسات وهكذا.
الجدول التالي يبين بعض وحدات الزوايا والتحويل بينها
الدرجات
30
45
60
90
120
180
270
360
الراديان
π / 6
π / 4
π / 3
π / 2
2 π / 3
π
3 π / 2
2 π
غراد
33 ⅓
50
66 ⅔
100
133 ⅓
200
300
400
علاقات أساسية
كل دالة مثلثية بدلالة مثيلاتها الخمس الأخرى.
الدالة
( sin θ )
( cos θ )
( tan θ )
( csc θ )
( sec θ )
( cot θ )
sin θ =
sin θ
± 1 − cos 2 θ
± tan θ 1 + tan 2 θ
1 csc θ
± sec 2 θ − 1 sec θ
± 1 1 + cot 2 θ
cos θ =
± 1 − sin 2 θ
cos θ
± 1 1 + tan 2 θ
± csc 2 θ − 1 csc θ
1 sec θ
± cot θ 1 + cot 2 θ
tan θ =
± sin θ 1 − sin 2 θ
± 1 − cos 2 θ cos θ
tan θ
± 1 csc 2 θ − 1
± sec 2 θ − 1
1 cot θ
csc θ =
1 sin θ
± 1 1 − cos 2 θ
± 1 + tan 2 θ tan θ
csc θ
± sec θ sec 2 θ − 1
± 1 + cot 2 θ
sec θ =
± 1 1 − sin 2 θ
1 cos θ
± 1 + tan 2 θ
± csc θ csc 2 θ − 1
sec θ
± 1 + cot 2 θ cot θ
cot θ =
± 1 − sin 2 θ sin θ
± cos θ 1 − cos 2 θ
1 tan θ
± csc 2 θ − 1
± 1 sec 2 θ − 1
cot θ
التطابق, الإزاحة, والدورية
من دائرة الوحدة يمكن الحصول على المتطابقات التالية..
التطابق
تنجم عن عملية عكس الزوايا انعكاسات في المتطابقات المثلثية كما في الجدول التالي.{|class="wikitable" style="background-color: #FFFFFF"
! انعكاس في θ = 0
! انعكاس في θ = π / 2 (متطابقة مساعدة)
! انعكاس في θ = π
|-
|sin ( − θ ) = − sin θ cos ( − θ ) = + cos θ tan ( − θ ) = − tan θ csc ( − θ ) = − csc θ sec ( − θ ) = + sec θ cot ( − θ ) = − cot θ
|sin ( π 2 − θ ) = + cos θ cos ( π 2 − θ ) = + sin θ tan ( π 2 − θ ) = + cot θ csc ( π 2 − θ ) = + sec θ sec ( π 2 − θ ) = + csc θ cot ( π 2 − θ ) = + tan θ
|sin ( π − θ ) = + sin θ cos ( π − θ ) = − cos θ tan ( π − θ ) = − tan θ csc ( π − θ ) = + csc θ sec ( π − θ ) = − sec θ cot ( π − θ ) = − cot θ
|}
الإزاحة والدورية
ازح بمقدار π/2
ازح بمقدار π للظل وقاطع الظل
ازح بمقدار 2π للجيب, جيب التمام, القاطع وقاطع التمام.
sin ( θ + π 2 ) = + cos θ cos ( θ + π 2 ) = − sin θ tan ( θ + π 2 ) = − cot θ csc ( θ + π 2 ) = + sec θ sec ( θ + π 2 ) = − csc θ cot ( θ + π 2 ) = − tan θ
sin ( θ + π ) = − sin θ cos ( θ + π ) = − cos θ tan ( θ + π ) = + tan θ csc ( θ + π ) = − csc θ sec ( θ + π ) = − sec θ cot ( θ + π ) = + cot θ
sin ( θ + 2 π ) = + sin θ cos ( θ + 2 π ) = + cos θ tan ( θ + 2 π ) = + tan θ csc ( θ + 2 π ) = + csc θ sec ( θ + 2 π ) = + sec θ cot ( θ + 2 π ) = + cot θ
متطابقات مجموع وفرق الزوايا
الجيب
sin ( α ± β ) = sin α cos β ± cos α sin β
جيب التمام
cos ( α ± β ) = cos α cos β ∓ sin α sin β
الظل
tan ( α ± β ) = tan α ± tan β 1 ∓ tan α tan β
قوس الجيب
arcsin α ± arcsin β = arcsin ( α 1 − β 2 ± β 1 − α 2 )
قوس جيب التمام
arccos α ± arccos β = arccos ( α β ∓ ( 1 − α 2 ) ( 1 − β 2 ) )
قوس الظل
arctan α ± arctan β = arctan ( α ± β 1 ∓ α β )
شكل المصفوفة
[ cos α − sin α sin α cos α ] [ cos β − sin β sin β cos β ] = [ cos ( α + β ) − sin ( α + β ) sin ( α + β ) cos ( α + β ) ] .
جيوب وجيوب التمام لمجاميع حدود لانهائية
sin ( ∑ i = 1 ∞ θ i ) = ∑ o d d k ≥ 1 ( − 1 ) ( k − 1 ) / 2 ∑ A ⊆ { 1 , 2 , 3 , … } | A | = k ( ∏ i ∈ A sin θ i ∏ i ∉ A cos θ i )
cos ( ∑ i = 1 ∞ θ i ) = ∑ e v e n k ≥ 0 ( − 1 ) k / 2 ∑ A ⊆ { 1 , 2 , 3 , … } | A | = k ( ∏ i ∈ A sin θ i ∏ i ∉ A cos θ i )
ظلال مجاميع حدود محدودة
tan ( θ 1 + ⋯ + θ n ) = e 1 − e 3 + e 5 − ⋯ e 0 − e 2 + e 4 − ⋯ ,
مثال:
tan ( θ 1 + θ 2 + θ 3 ) = e 1 − e 3 e 0 − e 2 = ( x 1 + x 2 + x 3 ) − ( x 1 x 2 x 3 ) 1 − ( x 1 x 2 + x 1 x 3 + x 2 x 3 ) , tan ( θ 1 + θ 2 + θ 3 + θ 4 ) = e 1 − e 3 e 0 − e 2 + e 4 = ( x 1 + x 2 + x 3 + x 4 ) − ( x 1 x 2 x 3 + x 1 x 2 x 4 + x 1 x 3 x 4 + x 2 x 3 x 4 ) 1 − ( x 1 x 2 + x 1 x 3 + x 1 x 4 + x 2 x 3 + x 2 x 4 + x 3 x 4 ) + ( x 1 x 2 x 3 x 4 ) ,
وهكذا
قواطع مجاميع حدود محدودة
sec ( θ 1 + ⋯ + θ n ) = sec θ 1 ⋯ sec θ n e 0 − e 2 + e 4 − ⋯
مثلا,
sec ( α + β + γ ) = sec α sec β sec γ 1 − tan α tan β − tan α tan γ − tan β tan γ .
صيغ الزوايا المتعددة
1 + 2 cos ( x ) + 2 cos ( 2 x ) + 2 cos ( 3 x ) + ⋯ + 2 cos ( n x ) = sin ( ( n + 1 2 ) x ) sin ( x / 2 ) .
(This function of x is the Dirichlet kernel .)
صيغ مضاعفات, ثلاثيات, وانصاف الزوايا
طالع أيضاً: Tangent half-angle formula
Double-angle formulae
sin 2 θ = 2 sin θ cos θ = 2 tan θ 1 + tan 2 θ
cos 2 θ = cos 2 θ − sin 2 θ = 2 cos 2 θ − 1 = 1 − 2 sin 2 θ = 1 − tan 2 θ 1 + tan 2 θ
tan 2 θ = 2 tan θ 1 − tan 2 θ
cot 2 θ = cot 2 θ − 1 2 cot θ
Triple-angle formulae
sin 3 θ = 3 sin θ − 4 sin 3 θ
cos 3 θ = 4 cos 3 θ − 3 cos θ
tan 3 θ = 3 tan θ − tan 3 θ 1 − 3 tan 2 θ
cot 3 θ = 3 cot θ − cot 3 θ 1 − 3 cot 2 θ
Half-angle formulae
sin θ 2 = ± 1 − cos θ 2
cos θ 2 = ± 1 + cos θ 2
tan θ 2 = csc θ − cot θ = ± 1 − cos θ 1 + cos θ = sin θ 1 + cos θ = 1 − cos θ sin θ
cot θ 2 = csc θ + cot θ = ± 1 + cos θ 1 − cos θ = sin θ 1 − cos θ = 1 + cos θ sin θ
جيوب, جيوب التمام, وظلال زوايا متعددة
sin n θ = ∑ k = 0 n ( n k ) cos k θ sin n − k θ sin ( 1 2 ( n − k ) π )
cos n θ = ∑ k = 0 n ( n k ) cos k θ sin n − k θ cos ( 1 2 ( n − k ) π )
tan ( n + 1 ) θ = tan n θ + tan θ 1 − tan n θ tan θ .
cot ( n + 1 ) θ = cot n θ cot θ − 1 cot n θ + cot θ .
ظل المتوسط
tan ( α + β 2 ) = sin α + sin β cos α + cos β = − cos α − cos β sin α − sin β
مضروب ايولر اللانهائي
cos ( θ 2 ) ⋅ cos ( θ 4 ) ⋅ cos ( θ 8 ) ⋯ = ∏ n = 1 ∞ cos ( θ 2 n ) = sin ( θ ) θ = sinc θ .
صيغ اختصار الأس
Sine
Cosine
Other
sin 2 θ = 1 − cos 2 θ 2
cos 2 θ = 1 + cos 2 θ 2
sin 2 θ cos 2 θ = 1 − cos 4 θ 8
sin 3 θ = 3 sin θ − sin 3 θ 4
cos 3 θ = 3 cos θ + cos 3 θ 4
sin 3 θ cos 3 θ = 3 sin 2 θ − sin 6 θ 3 2
sin 4 θ = 3 − 4 cos 2 θ + cos 4 θ 8
cos 4 θ = 3 + 4 cos 2 θ + cos 4 θ 8
sin 4 θ cos 4 θ = 3 − 4 cos 4 θ + cos 8 θ 1 2 8
sin 5 θ = 1 0 sin θ − 5 sin 3 θ + sin 5 θ 1 6
cos 5 θ = 1 0 cos θ + 5 cos 3 θ + cos 5 θ 1 6
sin 5 θ cos 5 θ = 1 0 sin 2 θ − 5 sin 6 θ + sin 1 0 θ 5 1 2
Cosine
Sine
if n is odd
cos n θ = 2 2 n ∑ k = 0 n − 1 2 ( n k ) cos ( ( n − 2 k ) θ )
sin n θ = 2 2 n ∑ k = 0 n − 1 2 ( − 1 ) ( n − 1 2 − k ) ( n k ) sin ( ( n − 2 k ) θ )
if n is even
cos n θ = 1 2 n ( n n 2 ) + 2 2 n ∑ k = 0 n 2 − 1 ( n k ) cos ( ( n − 2 k ) θ )
sin n θ = 1 2 n ( n n 2 ) + 2 2 n ∑ k = 0 n 2 − 1 ( − 1 ) ( n 2 − k ) ( n k ) cos ( ( n − 2 k ) θ )
متطابقات التحويل من المجوع إلى المضروب والمضروب إلى المجموع
Product-to-sum
cos θ cos φ = cos ( θ − φ ) + cos ( θ + φ ) 2
sin θ sin φ = cos ( θ − φ ) − cos ( θ + φ ) 2
sin θ cos φ = sin ( θ + φ ) + sin ( θ − φ ) 2
cos θ sin φ = sin ( θ + φ ) − sin ( θ − φ ) 2
sin θ ± sin φ = 2 sin ( θ ± φ 2 ) cos ( θ ∓ φ 2 )
cos θ + cos φ = 2 cos ( θ + φ 2 ) cos ( θ − φ 2 )
cos θ − cos φ = − 2 sin ( θ + φ 2 ) sin ( θ − φ 2 )
متطابقات أخرى ذات صلة
if x + y + z = π = half circle,
then tan ( x ) + tan ( y ) + tan ( z ) = tan ( x ) tan ( y ) tan ( z ) .
If x + y + z = π = half circle,
then sin ( 2 x ) + sin ( 2 y ) + sin ( 2 z ) = 4 sin ( x ) sin ( y ) sin ( z ) .
نظرية بتولمي
If w + x + y + z = π = half circle,
then sin ( w + x ) sin ( x + y ) = sin ( x + y ) sin ( y + z ) = sin ( y + z ) sin ( z + w ) = sin ( z + w ) sin ( w + x ) = sin ( w ) sin ( y ) + sin ( x ) sin ( z ) .
مركبات خطية
a sin x + b cos x = a 2 + b 2 ⋅ sin ( x + φ )
حيث
φ = { arcsin ( b a 2 + b 2 ) if a ≥ 0 , π − arcsin ( b a 2 + b 2 ) if a < 0 ,
أو
φ = arctan ( b a ) + { 0 if a ≥ 0 , π if a < 0 .
a sin x + b sin ( x + α ) = c sin ( x + β )
حيث
c = a 2 + b 2 + 2 a b cos α ,
و
β = arctan ( b sin α a + b cos α ) + { 0 if a + b cos α ≥ 0 , π if a + b cos α < 0 .
مجاميع أخرى للدوال المثلثية
sin φ + sin ( φ + α ) + sin ( φ + 2 α ) + ⋯ + sin ( φ + n α ) = sin ( ( n + 1 ) α 2 ) ⋅ sin ( φ + n α 2 ) sin α 2 .
cos φ + cos ( φ + α ) + cos ( φ + 2 α ) + ⋯ + cos ( φ + n α ) = sin ( ( n + 1 ) α 2 ) ⋅ cos ( φ + n α 2 ) sin α 2 .
a cos ( x ) + b sin ( x ) = a 2 + b 2 cos ( x − atan2 ( b , a ) )
tan ( x ) + sec ( x ) = tan ( x 2 + π 4 ) .
cot ( x ) cot ( y ) + cot ( y ) cot ( z ) + cot ( z ) cot ( x ) = 1 .
تحويلات كسرية خطية معينة
f ( x ) = ( cos α ) x − sin α ( sin α ) x + cos α ,
وبالمثل
g ( x ) = ( cos β ) x − sin β ( sin β ) x + cos β ,
وعليه
f ( g ( x ) ) = g ( f ( x ) ) = ( cos ( α + β ) ) x − sin ( α + β ) ( sin ( α + β ) ) x + cos ( α + β ) .
f α ∘ f β = f α + β .
دوال المعكوس المثلثية
arcsin ( x ) + arccos ( x ) = π / 2
arctan ( x ) + arccot ( x ) = π / 2 .
arctan ( x ) + arctan ( 1 / x ) = { π / 2 , if x > 0 − π / 2 , if x < 0
مركبات الدوال المثلثية ومعكوساتها
sin [ arccos ( x ) ] = 1 − x 2
tan [ arcsin ( x ) ] = x 1 − x 2
sin [ arctan ( x ) ] = x 1 + x 2
tan [ arccos ( x ) ] = 1 − x 2 x
cos [ arctan ( x ) ] = 1 1 + x 2
cot [ arcsin ( x ) ] = 1 − x 2 x
cos [ arcsin ( x ) ] = 1 − x 2
cot [ arccos ( x ) ] = x 1 − x 2
علاقة بالأس المركب
e i x = cos ( x ) + i sin ( x ) (صيغة ايولر ),
e − i x = cos ( − x ) + i sin ( − x ) = cos ( x ) − i sin ( x )
e i π = − 1
cos ( x ) = e i x + e − i x 2
sin ( x ) = e i x − e − i x 2 i
tan ( x ) = e i x − e − i x i ( e i x + e − i x ) = sin ( x ) cos ( x )
حيث i 2 = − 1 .
صيغة المضروب اللانهائي
sin x = x ∏ n = 1 ∞ ( 1 − x 2 π 2 n 2 )
sinh x = x ∏ n = 1 ∞ ( 1 + x 2 π 2 n 2 )
sin x x = ∏ n = 1 ∞ cos ( x 2 n )
cos x = ∏ n = 1 ∞ ( 1 − x 2 π 2 ( n − 1 2 ) 2 )
cosh x = ∏ n = 1 ∞ ( 1 + x 2 π 2 ( n − 1 2 ) 2 )
المتطابقات الخالية من المتغيرات
cos 2 0 ∘ ⋅ cos 4 0 ∘ ⋅ cos 8 0 ∘ = 1 8
∏ j = 0 k − 1 cos ( 2 j x ) = sin ( 2 k x ) 2 k sin ( x ) .
cos π 7 cos 2 π 7 cos 3 π 7 = 1 8 ,
sin 2 0 ∘ ⋅ sin 4 0 ∘ ⋅ sin 8 0 ∘ = 3 8 .
cos 2 4 ∘ + cos 4 8 ∘ + cos 9 6 ∘ + cos 1 6 8 ∘ = 1 2 .
cos ( 2 π 2 1 ) + cos ( 2 ⋅ 2 π 2 1 ) + cos ( 4 ⋅ 2 π 2 1 )
+ cos ( 5 ⋅ 2 π 2 1 ) + cos ( 8 ⋅ 2 π 2 1 ) + cos ( 1 0 ⋅ 2 π 2 1 ) = 1 2 .
حساب π
π 4 = 4 arctan 1 5 − arctan 1 2 3 9
π 4 = 5 arctan 1 7 + 2 arctan 3 7 9 .
بعض قيم الجيب وجيب التمام مفيدة لتقوية الذاكرة
sin 0 = sin 0 ∘ = 0 / 2 = cos 9 0 ∘ = cos ( π 2 ) sin ( π 6 ) = sin 3 0 ∘ = 1 / 2 = cos 6 0 ∘ = cos ( π 3 ) sin ( π 4 ) = sin 4 5 ∘ = 2 / 2 = cos 4 5 ∘ = cos ( π 4 ) sin ( π 3 ) = sin 6 0 ∘ = 3 / 2 = cos 3 0 ∘ = cos ( π 6 ) sin ( π 2 ) = sin 9 0 ∘ = 4 / 2 = cos 0 ∘ = cos 0
قيم أخرى شيقة
sin π 7 = 7 6 − 7 1 8 9 ∑ j = 0 ∞ ( 3 j + 1 ) ! 1 8 9 j j ! ( 2 j + 2 ) !
sin π 1 8 = 1 6 ∑ j = 0 ∞ ( 3 j ) ! 2 7 j j ! ( 2 j + 1 ) !
بـالنسبة الذهبية φ:
cos ( π 5 ) = cos 3 6 ∘ = 5 + 1 4 = φ / 2
sin ( π 1 0 ) = sin 1 8 ∘ = 5 − 1 4 = φ − 1 2 = 1 2 φ
التفاضل والتكامل
lim x → 0 sin x x = 1 ,
lim x → 0 1 − cos x x = 0 ,
d d x sin x = cos x
d d x sin x = cos x , d d x arcsin x = 1 1 − x 2 d d x cos x = − sin x , d d x arccos x = − 1 1 − x 2 d d x tan x = sec 2 x , d d x arctan x = 1 1 + x 2 d d x cot x = − csc 2 x , d d x arccot x = − 1 1 + x 2 d d x sec x = tan x sec x , d d x arcsec x = 1 | x | x 2 − 1 d d x csc x = − csc x cot x , d d x arccsc x = − 1 | x | x 2 − 1
∫ d u a 2 − u 2 = sin − 1 ( u a ) + C
∫ d u a 2 + u 2 = 1 a tan − 1 ( u a ) + C
∫ d u u u 2 − a 2 = 1 a sec − 1 | u a | + C
تضمينات
تعاريف أسية
Function
Inverse function
sin θ = e i θ − e − i θ 2 i
arcsin x = − i ln ( i x + 1 − x 2 )
cos θ = e i θ + e − i θ 2
arccos x = − i ln ( x + x 2 − 1 )
tan θ = e i θ − e − i θ i ( e i θ + e − i θ )
arctan x = i 2 ln ( i + x i − x )
csc θ = 2 i e i θ − e − i θ
arccsc x = − i ln ( i x + 1 − 1 x 2 )
sec θ = 2 e i θ + e − i θ
arcsec x = − i ln ( 1 x + 1 − i x 2 )
cot θ = i ( e i θ + e − i θ ) e i θ − e − i θ
arccot x = i 2 ln ( x − i x + i )
cis θ = e i θ
arccis x = ln x i
متفرقات
نواة ديراك
1 + 2 cos ( x ) + 2 cos ( 2 x ) + 2 cos ( 3 x ) + ⋯ + 2 cos ( n x ) = sin [ ( n + 1 2 ) x ] sin ( x 2 ) .
صيغ امتدادات نصف الزاوية
اذا وضعنا
t = tan ( x 2 ) ,
sin ( x ) = 2 t 1 + t 2 and cos ( x ) = 1 − t 2 1 + t 2 and e i x = 1 + i t 1 − i t .
ca:Llista d'identitats trigonomètriques
cy:Rhestr unfathiannau trigonometrig
de:Formelsammlung Trigonometrie
List of trigonometric identities]]
es:Identidades trigonométricas
fa:فهرست اتحادهای مثلثاتی
fr:Identité trigonométrique
he:זהויות טריגונומטריות
hi:त्रिकोणमितीय सर्वसमिकाओं की सूची
hu:Trigonometrikus azonosságok
it:Identità trigonometrica
ja:三角関数の公式の一覧
kk:Тригонометриялық үйлесімдіктер
ko:삼각함수 항등식
lmo:Identitaa trigonométrica
nl:Lijst van goniometrische gelijkheden
no:Liste over trigonometriske identiteter
pl:Tożsamości trygonometryczne
pt:Identidade trigonométrica
ro:Lista identităților trigonometrice
ru:Тригонометрические тождества
sv:Lista över trigonometriska identiteter
th:รายชื่อเอกลักษณ์ตรีโกณมิติ
uk:Список тригонометричних тотожностей
vi:Đẳng thức lượng giác
zh:三角恒等式