Le equazioni goniometriche elementari sono della forma sinx=k\sin x = k, cosx=k\cos x = k oppure tanx=k\tan x = k: sono il mattone di base a cui tutte le altre equazioni goniometriche vengono ricondotte. Le loro soluzioni si ricavano con le funzioni inverse (arcoseno, arcocoseno, arcotangente) e si possono leggere geometricamente sulla circonferenza goniometrica.

Elementary trigonometric equations take the form sinx=k\sin x = k, cosx=k\cos x = k or tanx=k\tan x = k: they are the basic building block to which all other trigonometric equations are reduced. Their solutions are obtained with the inverse functions (arcsine, arccosine, arctangent) and can be read geometrically on the trigonometric circle.

Le equazioni goniometriche più semplici hanno una funzione goniometrica uguagliata a una costante. Le loro soluzioni si ottengono con le funzioni inverse e, per la periodicità, formano una o più famiglie infinite di angoli.

In sintesi — Equazioni elementari

  • sinx=k\sin x = k (con k1|k|\le 1): x=arcsink+2k1πx = \arcsin k + 2k_1\pi oppure x=πarcsink+2k1πx = \pi - \arcsin k + 2k_1\pi, con k1Zk_1\in\mathbb{Z}. Se k>1|k|>1, nessuna soluzione.
  • cosx=k\cos x = k (con k1|k|\le 1): x=±arccosk+2k1πx = \pm \arccos k + 2k_1\pi, con k1Zk_1\in\mathbb{Z}. Se k>1|k|>1, nessuna soluzione.
  • tanx=k\tan x = k: x=arctank+k1πx = \arctan k + k_1\pi, con k1Zk_1\in\mathbb{Z} (sempre una sola famiglia, periodo π\pi).

Esempio

Risolvere sinx=32\sin x = \dfrac{\sqrt{3}}{2}.

Poiché arcsin(3/2)=π/3\arcsin\left(\sqrt{3}/2\right) = \pi/3, si ha x=π3+2kπoppurex=ππ3+2kπ=2π3+2kπ.x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi \quad\text{oppure}\quad x = \pi - \frac{\pi}{3} + 2k\pi = \frac{2\pi}{3} + 2k\pi.

Collegamenti

Argomenti: Equazioni goniometriche
Concetti: Equazione elementare · Equazione goniometrica · Periodicita
Funzioni: Coseno · Seno · Tangente
Metodi: Goniometriche equazioni
Competenze: Risolvere equazioni · Usare formule

The simplest trigonometric equations have a trigonometric function set equal to a constant. Their solutions are obtained with the inverse functions and, because of periodicity, form one or more infinite families of angles.

In summary — Elementary equations

  • sinx=k\sin x = k (with k1|k|\le 1): x=arcsink+2k1πx = \arcsin k + 2k_1\pi or x=πarcsink+2k1πx = \pi - \arcsin k + 2k_1\pi, with k1Zk_1\in\mathbb{Z}. If k>1|k|>1, no solution.
  • cosx=k\cos x = k (with k1|k|\le 1): x=±arccosk+2k1πx = \pm \arccos k + 2k_1\pi, with k1Zk_1\in\mathbb{Z}. If k>1|k|>1, no solution.
  • tanx=k\tan x = k: x=arctank+k1πx = \arctan k + k_1\pi, with k1Zk_1\in\mathbb{Z} (always a single family, period π\pi).

Example

Solve sinx=32\sin x = \dfrac{\sqrt{3}}{2}.

Since arcsin(3/2)=π/3\arcsin\left(\sqrt{3}/2\right) = \pi/3, we have x=π3+2kπorx=ππ3+2kπ=2π3+2kπ.x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi \quad\text{or}\quad x = \pi - \frac{\pi}{3} + 2k\pi = \frac{2\pi}{3} + 2k\pi.

Topics: Equazioni goniometriche
Concepts: Equazione elementare · Equazione goniometrica · Periodicita
Functions: Coseno · Seno · Tangente
Methods: Goniometriche equazioni
Skills: Risolvere equazioni · Usare formule

Le equazioni elementari hanno un’interpretazione geometrica immediata sulla circonferenza goniometrica: essa rende evidente perché sinx=k\sin x = k dà due famiglie di soluzioni mentre tanx=k\tan x = k ne dà una sola.

Osservazione — Metodo geometrico: lettura sulla circonferenza

Le soluzioni di sinx=k\sin x = k si leggono tracciando sulla circonferenza goniometrica la retta orizzontale y=ky=k: le sue intersezioni con la circonferenza sono Px0P_{x_0} e Pπx0P_{\pi - x_0} (il simmetrico di Px0P_{x_0} rispetto all’asse yy), da cui la doppia famiglia. Analogamente, cosx=k\cos x = k corrisponde alla retta verticale x=kx=k e dà i punti Px0P_{x_0} e Px0P_{-x_0}.

Le soluzioni di sinx=k\sin x = k: la retta y=ky=k interseca la circonferenza nei punti Px0P_{x_0} e Pπx0P_{\pi-x_0}.

Collegamenti

Argomenti: Equazioni goniometriche
Concetti: Circonferenza goniometrica · Equazione elementare
Funzioni: Coseno · Seno
Competenze: Interpretare grafico · Risolvere equazioni

Elementary equations have an immediate geometric interpretation on the trigonometric circle: it makes it plain why sinx=k\sin x = k yields two families of solutions whereas tanx=k\tan x = k yields only one.

Observation — Geometric method: reading on the circle

The solutions of sinx=k\sin x = k are read off by drawing on the trigonometric circle the horizontal line y=ky=k: its intersections with the circle are Px0P_{x_0} and Pπx0P_{\pi - x_0} (the reflection of Px0P_{x_0} across the yy-axis), hence the double family. Likewise, cosx=k\cos x = k corresponds to the vertical line x=kx=k and gives the points Px0P_{x_0} and Px0P_{-x_0}.

The solutions of sinx=k\sin x = k: the line y=ky=k intersects the circle at the points Px0P_{x_0} and Pπx0P_{\pi-x_0}.

Topics: Trigonometric equations
Concepts: Trigonometric circle · Elementary equation
Functions: Cosine · Sine
Skills: Interpreting a graph · Solving equations