Геометрия, 8 класс · Подобные треугольники

Синус, косинус и тангенс острого угла

В твоём учебнике: § 74, упр. 697, 698, 699, 700, 701, 702, 703, 704, 705, 709; § 75, упр. 706, 707, 708 Сменить учебник

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Коротко о главном

В прямоугольном треугольнике синус острого угла — отношение противолежащего катета к гипотенузе, косинус — прилежащего катета к гипотенузе, тангенс — противолежащего катета к прилежащему. Они зависят только от величины угла и связаны основным тригонометрическим тождеством.

\[\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1, \qquad \operatorname{tg} \alpha = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}\]

Подробное объяснение

Горка во дворе и огромная горка в аквапарке могут иметь одинаковый наклон. Тогда у обеих отношение высоты к длине спуска одно и то же, хотя размеры разные. Это отношение зависит только от угла наклона — и у него есть имя: синус.

Катеты «против» и «рядом»

Возьмём прямоугольный треугольник \(ABC\) с прямым углом \(C\) и посмотрим на острый угол \(A\). Катет \(BC\) лежит напротив угла — он противолежащий. Катет \(AC\) образует угол \(A\) вместе с гипотенузой — он прилежащий. Для угла \(B\) роли катетов меняются.

Прямоугольный треугольник ABC с прямым углом C, у вершины A отмечен угол α. Катет BC подписан как противолежащий, катет AC — как прилежащий, сторона AB — гипотенуза.
Для угла α синус равен BC/AB, косинус — AC/AB, тангенс — BC/AC.

Три определения

  • Синус угла — противолежащий катет, делённый на гипотенузу: \(\sin A = \dfrac{BC}{AB}\).
  • Косинус — прилежащий катет, делённый на гипотенузу: \(\cos A = \dfrac{AC}{AB}\).
  • Тангенс — противолежащий катет, делённый на прилежащий: \(\operatorname{tg} A = \dfrac{BC}{AC}\).

Разделив синус на косинус, получим тангенс: \(\operatorname{tg} A = \dfrac{\sin A}{\cos A}\) — гипотенуза сокращается.

Катет всегда короче гипотенузы, поэтому синус и косинус острого угла — числа от 0 до 1. Тангенс может быть любым положительным числом.

Почему это зависит только от угла

Если у двух прямоугольных треугольников острые углы равны, треугольники подобны по двум углам. Стороны подобных треугольников пропорциональны, поэтому отношения сторон у них одинаковы. Значит, синус, косинус и тангенс определяются самим углом, а не размерами треугольника.

Основное тригонометрическое тождество

Сложим квадраты синуса и косинуса: \(\sin^2 A + \cos^2 A = \dfrac{BC^2 + AC^2}{AB^2}\). По теореме Пифагора числитель равен \(AB^2\), и получается \(1\):

\[\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1.\]

Зная синус, по этой формуле находят косинус, и наоборот. Для острого угла берут положительный корень.

Углы 30°, 45° и 60°

  • В треугольнике с углами \(30^\circ\) и \(60^\circ\) катет против \(30^\circ\) равен половине гипотенузы. Отсюда \(\sin 30^\circ = \cos 60^\circ = \dfrac{1}{2}\), а по тождеству \(\cos 30^\circ = \sin 60^\circ = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\).
  • В равнобедренном прямоугольном треугольнике катеты равны, а гипотенуза в \(\sqrt{2}\) раз больше катета. Поэтому \(\sin 45^\circ = \cos 45^\circ = \dfrac{\sqrt{2}}{2}\), \(\operatorname{tg} 45^\circ = 1\).
Слева прямоугольный треугольник с углами 30° и 60°, катеты 1 и √3, гипотенуза 2. Справа равнобедренный прямоугольный треугольник с углами 45°, катеты 1 и 1, гипотенуза √2.
Из этих двух треугольников получаются значения синуса, косинуса и тангенса для углов 30°, 45° и 60°.
\[\begin{array}{c|c|c|c} \alpha & 30^\circ & 45^\circ & 60^\circ \\ \hline \sin \alpha & \dfrac{1}{2} & \dfrac{\sqrt{2}}{2} & \dfrac{\sqrt{3}}{2} \\[6pt] \cos \alpha & \dfrac{\sqrt{3}}{2} & \dfrac{\sqrt{2}}{2} & \dfrac{1}{2} \\[6pt] \operatorname{tg} \alpha & \dfrac{\sqrt{3}}{3} & 1 & \sqrt{3} \end{array}\]

Заметьте: синус одного острого угла равен косинусу другого, ведь противолежащий катет для одного угла — прилежащий для другого. Значения для других углов берут из таблиц или с калькулятора.

Как решать задачи

  1. Найдите прямоугольный треугольник, в котором есть нужный угол. Если его нет — проведите высоту.
  2. Отметьте, какой катет противолежащий, какой прилежащий, где гипотенуза.
  3. Выберите функцию, которая связывает известную сторону с искомой: гипотенуза и противолежащий катет — синус, гипотенуза и прилежащий — косинус, два катета — тангенс.
  4. Выразите неизвестное: катет \(= c \sin \alpha\) или \(c \cos \alpha\), гипотенуза \(= \dfrac{a}{\sin \alpha}\), второй катет \(= a \operatorname{tg} \alpha\) (через прилежащий катет \(a\)).
  5. Подставьте числа; для 30°, 45°, 60° — точные значения из таблицы.

Разобранные примеры

База

Синус, косинус и тангенс по сторонам

Условие

В треугольнике \(KLM\) угол \(M\) прямой, \(KM = 5\), \(KL = 13\). Найдите \(\sin K\), \(\cos K\) и \(\operatorname{tg} K\).

Дано
  • \(\angle M = 90^\circ\)
  • \(KM = 5\)
  • \(KL = 13\)
Найти
  • \(\sin K\)
  • \(\cos K\)
  • \(\operatorname{tg} K\)
Решение

По теореме Пифагора \(LM = \sqrt{169 - 25} = 12\). Для угла \(K\) катет \(LM\) противолежащий, \(KM\) — прилежащий.

\(\sin K = \dfrac{LM}{KL} = \dfrac{12}{13}\), \(\cos K = \dfrac{KM}{KL} = \dfrac{5}{13}\), \(\operatorname{tg} K = \dfrac{LM}{KM} = \dfrac{12}{5}\).

Ответ: sin K = 12/13, cos K = 5/13, tg K = 12/5
Средний

Высота дерева по тени

Условие

Солнечные лучи падают на землю под углом 45°, тень от дерева имеет длину 7,5 м. Какова высота дерева?

Дано
  • тень \(a = 7{,}5\) м
  • угол между лучом и землёй \(45^\circ\)
Найти
  • высоту \(h\)
Решение

Дерево, тень и луч образуют прямоугольный треугольник. Высота — катет против угла \(45^\circ\), тень — прилежащий катет. \(\operatorname{tg} 45^\circ = \dfrac{h}{a}\), откуда \(h = 7{,}5 \cdot 1 = 7{,}5\) м.

Ответ: 7,5 м
Сложный

Боковая сторона трапеции

Условие

Высота прямоугольной трапеции равна \(4\sqrt{3}\) см, острый угол равен 60°. Найдите наклонную боковую сторону и разность оснований.

Дано
  • высота \(h = 4\sqrt{3}\) см
  • острый угол \(60^\circ\)
Найти
  • боковую сторону \(l\) и разность оснований \(x\)
Решение

Проведём высоту из конца меньшего основания. Получится прямоугольный треугольник: гипотенуза — боковая сторона \(l\), катет против угла \(60^\circ\) — высота \(h\), прилежащий катет — разность оснований \(x\).

\(l = \dfrac{h}{\sin 60^\circ} = 4\sqrt{3} : \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 8\) см, \(x = \dfrac{h}{\operatorname{tg} 60^\circ} = \dfrac{4\sqrt{3}}{\sqrt{3}} = 4\) см.

Ответ: 8 см и 4 см

Типичные ошибки

Путают противолежащий и прилежащий катеты
Почему неверно

Противолежащий и прилежащий — не постоянные названия катетов, а их положение относительно выбранного угла. Катет, противолежащий углу \(A\), для угла \(B\) прилежащий. Если перепутать, синус превратится в косинус, и ответ будет для другого угла.

Как правильно

Прежде чем писать отношение, покажите пальцем на угол: катет, которого угол не касается, — противолежащий; катет, который образует угол вместе с гипотенузой, — прилежащий.

Делят на катет вместо гипотенузы
Почему неверно

В синусе и косинусе знаменатель — гипотенуза. Если получился синус больше 1, например \(\dfrac{13}{12}\), значит, гипотенузу поставили в числитель.

Как правильно

Проверяйте себя: синус и косинус острого угла всегда меньше 1. Больше 1 может быть только тангенс.

Применяют определения к непрямоугольному треугольнику
Почему неверно

Определения синуса, косинуса и тангенса через стороны работают только в прямоугольном треугольнике. В произвольном треугольнике отношение стороны к стороне не равно синусу угла.

Как правильно

Сначала получите прямоугольный треугольник — проведите высоту, используйте диагональ ромба или высоту трапеции — и только потом записывайте отношения.

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

  1. В треугольнике \(ABC\) угол \(C\) прямой. Чему равен \(\cos A\)?

    Показать ответ

    Ответ: Б) \(\dfrac{AC}{AB}\)

    Косинус — отношение прилежащего катета к гипотенузе; к углу \(A\) прилежит катет \(AC\), гипотенуза — \(AB\).

  2. Какие утверждения верны для любого острого угла \(\alpha\)?

    Правильных ответов несколько.

    Показать ответ

    Ответ: А) \(\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1\); Б) \(\operatorname{tg} \alpha = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}\)

    Катет короче гипотенузы, поэтому синус и косинус меньше 1; у подобных прямоугольных треугольников отношения сторон одинаковы, значит, они зависят только от угла.

  3. Чему равен \(\operatorname{tg} 60^\circ\)?

    Показать ответ

    Ответ: Г) \(\sqrt{3}\)

    \(\operatorname{tg} 60^\circ = \dfrac{\sin 60^\circ}{\cos 60^\circ} = \dfrac{\sqrt{3}}{2} \div \dfrac{1}{2} = \sqrt{3}\).

  4. Гипотенуза прямоугольного треугольника равна 14, один из острых углов равен 30°. Найдите катет, лежащий против этого угла.

    Показать ответ

    Ответ: 7

    Противолежащий катет равен \(14 \sin 30^\circ = 14 \cdot \dfrac{1}{2} = 7\).

  5. Косинус острого угла равен 0,28. Найдите синус этого угла.

    Показать ответ

    Ответ: 0,96

    \(\sin^2 \alpha = 1 - 0{,}28^2 = 1 - 0{,}0784 = 0{,}9216\), \(\sin \alpha = 0{,}96\).

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

В прямоугольном треугольнике катеты равны 6 и 8. Найдите синус, косинус и тангенс угла, лежащего против катета 6.

Подсказка

Сначала найдите гипотенузу по теореме Пифагора.

Решение

Гипотенуза \(c = \sqrt{36 + 64} = 10\). Для угла против катета 6 этот катет противолежащий, катет 8 — прилежащий. \(\sin = \dfrac{6}{10} = 0{,}6\), \(\cos = \dfrac{8}{10} = 0{,}8\), \(\operatorname{tg} = \dfrac{6}{8} = 0{,}75\).

Ответ
sin = 0,6, cos = 0,8, tg = 0,75
База Задача 2

Гипотенуза прямоугольного треугольника равна 18 см, один из острых углов равен 30°. Найдите катет, прилежащий к этому углу.

Подсказка

Прилежащий катет равен гипотенузе, умноженной на косинус угла.

Решение

Прилежащий катет \(b = c \cos 30^\circ = 18 \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 9\sqrt{3}\) см \(\approx 15{,}6\) см.

Ответ
9√3 см ≈ 15,6 см
Средний Задача 3

Синус острого угла α равен 0,6. Найдите cos α и tg α.

Подсказка

Воспользуйтесь равенством sin²α + cos²α = 1.

Решение

\(\cos^2 \alpha = 1 - 0{,}36 = 0{,}64\), угол острый, поэтому \(\cos \alpha = 0{,}8\). \(\operatorname{tg} \alpha = \dfrac{0{,}6}{0{,}8} = 0{,}75\).

Ответ
cos α = 0,8, tg α = 0,75
Средний Задача 4

Пандус поднимается на высоту 0,9 м, угол его наклона к земле равен 30°. Какова длина пандуса?

Подсказка

Высота — катет против угла 30°, длина пандуса — гипотенуза.

Решение

\(\sin 30^\circ = \dfrac{0{,}9}{l}\), откуда \(l = \dfrac{0{,}9}{1/2} = 1{,}8\) м.

Ответ
1,8 м
Сложный Задача 5

Диагональ прямоугольника равна 10 см и образует со стороной угол 60°. Найдите площадь прямоугольника.

Подсказка

Диагональ — гипотенуза прямоугольного треугольника, стороны прямоугольника — его катеты.

Решение

Сторона, прилежащая к углу 60°, равна \(10 \cos 60^\circ = 5\) см, другая сторона \(10 \sin 60^\circ = 5\sqrt{3}\) см. Площадь \(S = 5 \cdot 5\sqrt{3} = 25\sqrt{3} \approx 43{,}3\) см².

Ответ
25√3 см² ≈ 43,3 см²
Сложный Задача 6

Тангенс острого угла α равен 2. Найдите sin α и cos α.

Подсказка

Возьмите прямоугольный треугольник с катетами 1 и 2.

Решение

Если \(\operatorname{tg} \alpha = 2\), подходит треугольник с противолежащим катетом 2 и прилежащим 1 (синус и косинус зависят только от угла). Гипотенуза \(\sqrt{1 + 4} = \sqrt{5}\). \(\sin \alpha = \dfrac{2}{\sqrt{5}} = \dfrac{2\sqrt{5}}{5}\), \(\cos \alpha = \dfrac{1}{\sqrt{5}} = \dfrac{\sqrt{5}}{5}\).

Ответ
sin α = 2√5/5, cos α = √5/5

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Нарисуйте на клетчатой бумаге два прямоугольных треугольника разного размера, но с одинаковым наклоном гипотенузы (катеты 3 и 4 клетки, затем 6 и 8 клеток). Пусть ребёнок посчитает отношение вертикального катета к горизонтальному в обоих — получится одно и то же, 0,75. Это и есть тангенс угла: он зависит от наклона, а не от размера. Затем так же разберите синус и косинус (гипотенузы 5 и 10 клеток).

Вопросы для проверки понимания: 1) Может ли синус острого угла быть равен 1,2? Почему? 2) Чему равен косинус угла, если его синус равен 0,6? 3) Почему \(\sin 30^\circ = \cos 60^\circ\)?

На что обратить внимание. Таблицу для 30°, 45°, 60° полезно не зубрить, а уметь вывести из двух треугольников: «половина равностороннего» и «половина квадрата». Следите, чтобы ребёнок каждый раз называл, относительно какого угла катет противолежащий.

Где в учебниках

УчебникПараграфУпражнения
Геометрия. 7–9 классы (Атанасян, Бутузов и др.) § 74 697, 698, 699, 700, 701, 702, 703, 704, 705, 709
Геометрия. 7–9 классы (Атанасян, Бутузов и др.) § 75 706, 707, 708
Проверено методистом 2 октября 2026.
Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.