Birim çember: yönlü açıdan koordinata
Konunun mantığı
Birim çember, dik koordinat düzleminde merkezi O=(0,0), yarıçapı 1 olan çemberdir; üzerindeki P=(x,y) noktaları x²+y²=1 koşulunu sağlar. Standart konumlu açının başlangıç kolu pozitif x eksenidir. Pozitif dönüş saat yönünün tersi, negatif dönüş saat yönüdür. Yalnız iki kolun konumunu bilmek kaç tam tur atıldığını söylemez; yönlü açı, dönüş bilgisini de taşır.
Açının bitim kolunun birim çemberi kestiği P noktasında x=cosθ ve y=sinθ tanımlanır; sıralama (cosθ,sinθ)dir. Dik üçgende uzunlukların pozitif olması, koordinatların her bölgede pozitif olması anlamına gelmez. İkinci bölgede x negatif y pozitif; üçüncüde ikisi negatif; dördüncüde x pozitif y negatiftir. Eksen üzerindeki noktaların bir koordinatı sıfır olur ve bu noktalar açık bölgelerin içinde sayılmaz.
Tam tur 360° veya 2π radyandır; 180°=π radyan dönüşümüyle birimler çevrilir. Bu dersteki sayısal sorularda derece işareti kullanılır; radyan örneği ayrıca adlandırılır. θ ile θ+360°k (k tam sayı) aynı bitim noktasına sahip olduğundan sinüs ve kosinüs değerleri aynıdır. Örneğin negatif bir açıyı aynı yönü koruyarak değil, 360° ekleyerek eş konumlu pozitif temsilciye çevirebiliriz; açıların sayısal eşit olduğu değil aynı noktaya vardığı söylenir.
x²+y²=1 denkleminden cos²θ+sin²θ=1 elde edilir. Bir oran biliniyorsa ötekinin büyüklüğü bu bağıntıyla bulunabilir; karekök işareti bölge bilgisiyle seçilmelidir. Sinüsün pozitif olması tek başına kosinüsün işaretini belirlemez; birinci veya ikinci bölge mümkün olabilir. Her iki koordinat −1 ile 1 arasındadır; kareler toplamını, sinθ+cosθ=1 şeklinde okumak yanlıştır.
Tanjant, cosθ≠0 iken tanθ=sinθ/cosθ=y/x olarak tanımlıdır. Bitim kolu y eksenine denk geldiğinde x=0 olur ve tanjant gerçek sayı olarak tanımsızdır; sinüsün ±1 olması bunu değiştirmez. Derecede θ=90°+180°k, radyanda θ=π/2+kπ (k tam sayı) bu dışlanan açılardır. Sıfır olmayan x ile y=0 ise tanjant 0 olabilir; 0ı bir sayıya bölmek ile bir sayıyı 0a bölmek aynı işlem değildir.
Standart yönlü açıda P=(cosθ,sinθ), x²+y²=1. Pozitif yön saat tersidir; 360°=2π radyan. Aynı bitim noktasında sin/cos aynı, açıların kendisi farklı olabilir. tanθ=y/x yalnız x≠0 için tanımlı; işaretler bölgeye bağlıdır.
Adım adım bir örnek
θ standart konumlu açı, 180°<θ<270° ve cosθ=−8/17. sinθ ve tanθ değerlerini iki temsille bulunuz.
Birim çember denklemi
- sin²θ=1−64/289=225/289. Üçüncü bölgede y<0 olduğundan sinθ=−15/17.
- tanθ=(−15/17)/(−8/17)=15/8; cosθ sıfır olmadığı için tanımlıdır.
Sınır: Karekökten yalnız pozitif 15/17 seçilemez; üçüncü bölge koşulu işareti belirler.
İzdüşüm ve dik üçgen
- P noktasının yatay koordinatı −8/17; orijine uzaklığı 1. Dik izdüşüm üçgeninde yatay uzunluk 8/17 olur.
- Düşey uzunluk Pisagorla 15/17dir; P aşağıda olduğundan y=−15/17. İki negatif koordinatın oranı tanθ=15/8.
Sınır: Üçgenin uzunlukları pozitif, noktanın işaretli koordinatları ayrıdır. Bu, aynı Pisagor bağıntısının geometrik temsilidir.
İzdüşüm uzunluğu 15/17 olduğu hâlde sinüs neden negatiftir? Bölge koşulu kaldırılırsa verilen kosinüs sinüsün işaretini tek başına belirler mi?
Hatayı bul
“270°de cosθ=0 ve sinθ=−1. Tanjant −1/0 olduğundan sonsuzdur ve gerçek sayı olarak tanımlıdır.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Sıfıra bölmeyi bir gerçek sayı sonucu veren işlem gibi kabul etmek.
tanθ=sinθ/cosθ yalnız cosθ≠0 iken tanımlanır. 270° için tanjant tanımsızdır; “sonsuz” burada bir gerçek sayı değeri değildir.
İkinci bölgede sinθ=7/25 olan birim çember noktası x eksenine göre yansıtılırsa yeni sinüs, kosinüs ve tanjant nasıl olur?
Eski nokta (−24/25,7/25), yeni nokta (−24/25,−7/25) olur. Kosinüs değişmez, sinüs işaret değiştirir; yeni tanjant 7/24tür. Yeni nokta üçüncü bölgededir.
Dersin soruları
1θ standart konumlu açısının birim çemberdeki bitim noktası P=(−12/13,5/13). (cosθ, sinθ, tanθ) sıralı üçlüsü hangisidir?
Bu soruda hata mı var?2Başlangıç kolu pozitif x ekseni olan −450° açısı için (cosθ,sinθ) ve tanθ durumu hangisidir?
Bu soruda hata mı var?390°<θ<180° ve sinθ=7/25. Buna göre cosθ ve tanθ birlikte hangisidir?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Birim çember biçimindeki bir simülasyon pistinde (merkez orijin) bir drone, (1,0) başlangıç noktasından saat yönünde 100° döndürülüyor. Bu dönüş, standart konumlu θ=−100° açısıdır. Bitim noktası hangi bölgededir ve cosθ ile sinθ’nın işaretleri nedir?
2Standart konumlu bir çark mekanizması başlangıç konumundan saat yönünde 2 tam tur ve 30° daha döndürülüyor (θ=−750°). Aşağıdaki açılardan hangisi θ ile aynı bitim noktasına sahiptir?
3Birim çember üzerindeki P noktasının koordinatları P(2k, −k) biçimindedir ve P dördüncü bölgededir. P, standart konumlu θ açısının bitim noktası olduğuna göre sinθ kaçtır?
4Standart konumlu bir ışının dönme açısı θ=7π/6 radyandır. Bitim noktasının bölgesi ile cosθ, sinθ ve tanθ işaretleri birlikte hangi seçenektedir?
5Standart konumlu θ açısının bitim noktası (0, −1) olarak veriliyor. Aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
6Aşağıdaki standart konumlu açılardan hangisi için tanθ=sinθ/cosθ gerçek sayı olarak tanımsızdır?
7θ standart konumlu bir açıdır; cosθ=−3/5 ve tanθ>0 olduğuna göre sinθ kaçtır?
8Aşağıdaki noktalardan hangisi, standart konumlu hiçbir açının birim çemberdeki bitim noktası olamaz?
9Standart konumlu bir mekanik kolun ucu, saat yönünün tersine 5π/3 radyan döndürülüyor. Ucun bitim noktası hangi bölgededir ve cosθ ile sinθ’nın işaretleri nedir?
10Aşağıdaki standart konumlu açılardan hangisinin bitim noktası II. bölgede (x<0 ve y>0) yer alır?
Aklında kaldı mı?
Birim çemberde P=(x,y) ise sinüs, kosinüs ve tanjant nasıl okunur?
cosθ=x, sinθ=y; x≠0 ise tanθ=y/x. Koordinat sırası (cosθ,sinθ)dir.
cos²θ+sin²θ=1 bağıntısından sinüsün işareti tek başına çıkar mı?
Hayır. Kare büyüklüğü verir; pozitif/negatif işaret için bölge veya konum bilgisi gerekir. Eksen durumunda değer 0 da olabilir.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.