주 메뉴 열기

삼각함수

(코사인에서 넘어옴)
사인 함수와 코사인 함수

수학에서, 삼각함수(三角函數, 영어: trigonometric functions, angle functions, circular functions 또는 goniometric functions)는 의 크기를 삼각비로 나타내는 함수이다. 예각 삼각함수는 직각 삼각형예각에 직각 삼각형의 두 변의 길이의 비를 대응시킨다. 임의의 각의 삼각함수 역시 정의할 수 있다. 삼각함수는 복소수의 지수 함수의 실수 · 허수 부분이며, 따라서 복소수를 다룰 때 핵심적인 역할을 한다. 가장 근본적인 주기 함수이며, 각종 주기적 현상을 다룰 때 푸리에 급수의 형태로 등장한다.

삼각함수에는 3개의 기본적인 함수가 있으며, 이들은 사인(영어: sine, 기호 sin) · 코사인(영어: cosine, 기호 cos) · 탄젠트(영어: tangent, 기호 tan)라고 한다. 이들의 역수는 각각 코시컨트(영어: cosecant, 기호 csc) · 시컨트(영어: secant, 기호 sec) · 코탄젠트(영어: cotangent, 기호 cot)라고 한다.

정의편집

직각 삼각형을 통한 정의편집

 
직각 삼각형

C가 직각인 삼각형 ABC에서, 각 A, B, C의 대변(마주보는 변)의 길이를  라고 할 때, 사인, 코사인, 탄젠트의 정의는 다음과 같다.

사인:  
코사인:  
탄젠트:  

또한, 코시컨트, 시컨트, 코탄젠트는 위 세 함수의 역수가 되며, 다음과 같이 정의한다.

코시컨트:  
시컨트:  
코탄젠트:  

단위원을 통한 정의편집

 
삼각 함수

좌표평면에서 원점을 중심으로 하고 반지름 r의 길이가 1인 원을 단위원이라고 한다. 이 단위원 위의 점 A  에 대해,  축과 점 A와 원점을 잇는 직선간의 각을   라고 하면, 다음과 같이 정의하지만 틀릴 수 있다.

 
 
 
 
 
 

복소 삼각함수편집

오일러의 공식   를 대입하면,

 

 를 대입하면,

 

연립하여 풀면, 쌍곡선함수,

 
 
 

성질편집

주기성과 특이점편집

사인 · 코사인 · 코시컨트 · 시컨트는 주기가  주기함수이다. 즉, 임의의 복소수  에 대하여,

 
 
 
 

탄젠트 · 코탄젠트는 주기가  주기함수이다. 즉, 임의의 복소수  에 대하여,

 
 

사인과 코사인은 실수선 위에서 해석함수이며, 복소 평면 위에서 정칙함수이다. 이들은 복소 무한대  에서 본질적 특이점을 갖는다.[1][2]

탄젠트는 실수선의   ( )에서 정의되지 않는다.

         
사인과 코사인의 그래프   탄젠트 그래프   코시컨트 그래프

특별한 값편집

 
단위원 위의 각 점의 좌표

특별한 에서의 삼각 함수의 값은 다음과 같다.

 (라디안)
특수각 사인 코사인 탄젠트
  (0˚)      
  (30˚)      
  (45˚)      
  (60˚)      
  (90˚)      ]
 
0º , 90º sin, cos, tan

부호편집

각 사분면에 따른 삼각함수의 부호는 다음과 같다.

사분면  sin과 csc   cos과 sec   tan와 cot 
I + + +
II +
III +
IV +

항등식편집

삼각함수 사이에는 많은 항등식이 존재한다. 그중 가장 자주 쓰이는 것은 피타고라스 항등식으로, 어떤 각에 대해서도 사인의 제곱과 코사인의 제곱의 합은 1이다. 이는 반지름의 길이가  인 빗변이고 밑변이   의 대변인 높이  에 대하여  를 만족한다는 피타고라스의 정리로 설명할 수 있다. 이를 삼각함수로 나타내면 다음과 같다.

 

이것은 다음과 같다.

 
 
 
 
 

따라서, 이것은 또한 단위원에서 다음과 같다.

 

삼각함수의 덧셈정리편집

서로 다른 삼각함수의 관계는 삼각함수의 덧셈정리이다. 두 각의 합과 차의 사인과 코사인은 x, y에 대한 사인과 코사인으로 구할 수 있다. 이는 제2 코사인 법칙두 점 사이의 거리 공식을 연립해 유도할 수 있고, 제1 코사인 법칙사인 법칙을 연립해 유도할 수 있고, 오일러의 공식을 이용해 유도할 수도 있다.

 
  (복부호 동순)

두 각의 크기가 같을 경우에는 덧셈정리를 간단하게 배각공식을 이용할 수 있다.

모든 삼각 함수는 다른 삼각 함수를 사용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

  sin cos tan cot sec csc
sin            
cos            
tan            
cot            
sec            
csc            

미분과 적분편집

다음은 6개의 기본 삼각함수에 대한 도함수와 부정적분이다.

함수   도함수   부정적분  
     
     
     
     
     
     

응용편집

사인 법칙편집

사인 법칙은 임의의 삼각형 ABC에서 각 A, B, C의 대변 a, b, c에 대해 다음과 같은 관계를 만족함을 나타낸다.

 

마찬가지로,

 

도 성립한다. 여기서 R은 삼각형의 외접원의 반지름의 길이를 나타낸다.

코사인 법칙편집

코사인 법칙에는 총 두 가지의 법칙이 있다.

코사인 제 1 법칙에 따르면,

 

양변의 길이와 알고자 하는 변 사이의 두 각의 크기를 알 경우, 다른 한 변의 길이를 알아낼 때 사용할 수 있다.

코사인 제 2 법칙피타고라스의 정리를 확장한 것이다.

 

가 성립하고, 위의 식을 변형하면

 

와 같이 나타낼 수 있다.

코사인법칙은 두 변의 길이와 끼인각의 크기를 알 때 삼각형의 나머지 한 변의 길이를 구할 때 유용하게 쓸 수 있다. 또한 모든 변의 길이를 알고 있을 때 각의 코사인값을 구할 때에도 사용할 수 있다.

탄젠트 법칙편집

탄젠트법칙은 임의의 삼각형 ABC에서 각 A, B의 대변 a, b에 다음과 같은 식을 만족시킨다.

 

역사편집

기원전 2~1세기 그리스의 히파르코스프톨레마이오스 등은 각도에 대해 달라지는 의 길이를 다룬 적이 있다.

현재 쓰는 것과 같은 삼각함수의 원형은 굽타 시대 인도 천문학에서 찾아볼 수 있다. 기원후 4~5세기 인도의 천문학 책이 산스크리트어에서 아랍어를 통해 라틴어로 번역되면서 유럽에 전해졌다.

삼각함수가 동아시아에 전해진 것은 16~17세기 때이다. 독일의 선교사이자 과학자인 요한 슈렉이 명나라에서 저술한 《대측(大測)》(1631) 등의 책에서 사인·코사인·탄젠트를 정현(正弦)·여현(餘弦)·정절(正切)이라고 번역했다. 이 이름은 근대화되기 전의 조선·일본에서 쓰였고, 지금도 중국에서 쓰인다.

같이 보기편집

외부 링크편집

참고편집