İçinde trigonometrik fonksiyonların bulunduğu denklemlere trigonometrik denklemler denir. Farklı şekillerde bulunan denklemlerin hepsinin farklı yöntemlerde çözümleri bulunur.
Bu konuda
Her bir trigonometrik denklemin farklı yollarla çözüm kümelerini bulmayı
sinx=a, cosx=a ve tanx=a Biçimindeki Trigonometrik Denklemler
sinx=a Denklem Çözüm Kümesi
Sinüs fonksiyonunda bir açının kendisiyle bu açının π açısından çıkartılmış hali aynı sonucu vermektedir. Aynı zamanda sinüsün periyodu 2π olduğu için bu açılara 2π eklediğimizde sonuç değişmeyecektir. sinx=a denkleminde köklerden birini α olarak aldığımızda denklemin çözüm kümesi aşağıdaki gibi olacaktır.
C¸={x∣x=α+2kπ∨x=(π−α)+2kπ,k∈Z}
Örnek olarak sinα=y ic¸in y=21 durumunda α açısının alabileceği değerler aşağıdaki sinüs grafiğinde verilmiştir.
cosx=a Denklem Çözüm Kümesi
Kosinüs fonksiyonunda bir açının kendisiyle bu açının negatif işaretli hali aynı sonucu vermektedir. Sinüs fonksiyonu gibi kosinüste de periyodumuz 2π olduğu için her 2π de bir sonuç tekrar edecek. cosx=a denkleminde köklerden birini α olarak aldığımızda denklemin çözüm kümesi aşağıdaki gibi olacaktır.
C¸={x∣x=α+2kπ∨x=−α+2kπ,k∈Z}
Örnek olarak cosα=y ic¸in y=23 durumunda α açısının alabileceği değerler aşağıdaki kosinüs grafiğinde verilmiştir.
tanx=a Denklem Çözüm Kümesi
Tanjant fonksiyonunun periyodu π olduğu için bir açıya her π açısını ekleyip veya çıkarttığımızda aynı sonucu alacağız. tanx=a denkleminde köklerden birini α olarak aldığımızda denklemin çözüm kümesi aşağıdaki gibi olacaktır. Tanjantta geçerli olan her şey kotanjant için de geçerlidir.
C¸={x∣x=α+kπ,k∈Z}
Örnek olarak tanα=y ic¸in y=1 durumunda α açısının alabileceği değerler aşağıdaki tanjant grafiğinde verilmiştir.
sinf(x)=a, cosf(x)=a ve tanf(x)=a Biçimindeki Trigonometrik Denklemler
Trigonometrik denklemlerde çözüm kümesini bulmak istediğimizde trigonometrik fonksiyonu tek başına kalacak şekilde düzenleriz. Trigonometrik fonksiyonun açısı her zaman bir açı olmayabilir. Bu açılar da denklem şeklinde verilebilir ve denklemin eşit olabileceği her sonuca eşitleyerek denklemi çözmek gerekir.
Örnek olarak sinüs fonksiyonu üzerinden bir örnek vermek istersek 2.sin3α−1=0 denklemi için önce sinüsü yalnız bırakırız ve karşıdaki değere göre sinüsün alacağı açıları bularak sinüsün içinde yazan değere eşitleyerek çözebiliriz.
2.sin3α−1=0
2.sin3α=1
sin3α=21
Burada karşımıza iki seçenek çıkmaktadır. İlk olarak 21 sonucunu sinüste 6π açısı ile üzerine 2π ve katlarını eklediğimizde bulabiliriz. Diğer bir durum ise 6π açısını π açısından çıkartarak sinüste yine aynı sonucu veren diğer açıyı buluruz. Böylelikle 65π açısı ile üzerine 2π ve katlarını eklediğimiz durumları da alabiliriz. Sonuç olarak sinüsün içerisindeki 3α açısını bulduğumuz bu iki durumdaki açılara eşitleyerek α açısının alabileceği tüm değerleri yani çözüm kümesini bulabiliriz.
Trigonometrik denklemlerde ortak olan bir trigonometrik ifadeyi onun parantezine alarak alabileceği değerlere bakabiliriz, yalnız bırakabiliriz veya üslü bir ifade varsa bir harf tanımlayarak denklemi çözerek sonuçları trigonometrik ifadeye eşitleyebiliriz. Aşağıda bu durumla ilgili örneğimizi inceleyelim.
2.sin2α−3.sinα−2=0 trigonometrik denklemi çözmek istersek sinα gördüğümüz yerlere x koyarak denklemi çözeriz ve x bilinmeyeninin alabileceği değerleri sinα ile eşitleyerek mümkün olan çözüm kümesine ulaşabiliriz.
2.sin2α−3.sinα−2=0
2x2−3x−2=0
(2x+1)(x−2)=0
x=−21 veya x=2
sinα=2 ise C¸1=Ø
sinα=−21 ise α=6π+2kπ veya α=65π+2kπ
C¸2={α∣α=6π+2kπ∨α=65π+2kπ,k∈Z}
Sinüs [-1,1] aralığında bir değer aldığı için 2’ye eşit olamaz bu yüzden ilk çözüm kümemiz boş oldu. Diğer tarafta sinüsün −21‘ye eşit olduğu değerler çözüm kümemiz olacaktır.
Bazı trigonometrik denklemlerde trigonometrik ifadelerin açıları her zaman eşit olmayabilir. Trigonometrik ifadeleri bir başka ifadeye çevirebilmek veya sadeleştirmeler yapabilmek için açılarının eşit olması gerekir. Açılarının eşit olmadığı denklemlerde toplam-fark ve yarım açı formüllerinden yararlanabiliriz. Aşağıda bu durumla ilgili örneğimizi inceleyelim.
Pay kısmını incelediğimizde bunun bir sinüs fark formülünün açılımı olduğunu görüyoruz. Payı fark formülüne göre toparlayıp yarım açı formülüyle açarsak, paydayı da yine yarım açı formülüyle açısını iki katına çıkartırsak pay ve paydanın açısını 2αda eşitleyebiliriz.
sin5α.cosα−cos5α.sinα=sin4α
sin2α=2sinαcosα
2sin2αsin4α=4
sin2α2.sin2α.cos2α=2
cos2α=1
2α=0+2kπ
α=kπ
Gerekli sadeleştirmeleri yapınca α açısının π ve katları şeklinde gittiğini görüyoruz. Bizim belirlediğimiz [0,2π) aralığı için köklerini bulup çözüm kümesini yazalım.
k=0⇒α=0
k=1⇒α=π
k=2⇒α=2π (dahil deg˘il)
C¸={0,π}
sinf(x)=sing(x) Denkleminin Çözüm Kümesi
Aynı bilinmeyene sahip iki farklı fonksiyonun sinüsü birbirine eşit olduğunda bir fonksiyonu bilinmeyen diğer fonksiyonu da direkt bir açı değeri gibi düşünerek sinx=a gibi bir denklem oluşturacağız.
f(x)=g(x)+2kπ
f(x)=(π−g(x))+2kπ
Bildiğimiz üzere bir açı ve bu açının π’den çıkartılmış hali sinüste aynı sonucu vermektedir. Aynı bu mantıkla bir fonksiyon diğer fonksiyonun üzerine 2kπ eklenmiş haline eşit olabilirken aynı zamanda bir fonksiyon diğer fonksiyonun π’den çıkartılmış halinin üzerine 2kπ eklenmiş şekline eşit olabilir. Bunu bir örnekle pekiştirelim.
sin(3x−40∘)=sin(2x+30∘) denklemini çözelim.
1. Eşitlik
3x−40∘=2x+30∘+k.360∘
x=70∘+k.360∘
2. Eşitlik
3x−40∘=180∘−(2x+30∘)+k.360∘
5x=190∘+k.360∘
x=38∘+k.72∘
Burada iki farklı çözüm kümesi bulduk. Bunları tek bir çözüm kümesinde birleştirelim.
C¸={x∣x=70∘+k.360∘∨x=38∘+k.72∘,k∈Z}
cosf(x)=cosg(x) Denkleminin Çözüm Kümesi
Aynı sinüste olduğu gibi fonksiyonların kosinüsü birbirine eşit olduğunda fonksiyonları eşitleriz ve bir tarafa 2kπ ekleriz. Fakat kosinüste sinüsten farklı olan bir açının negatifi kosinüste aynı sonucu verir. Bu nedenle bir fonksiyonu diğerine eşitlerken aynı zamanda negatifine de eşitleyebiliriz.
f(x)=g(x)+2kπ
f(x)=−g(x)+2kπ
Örnek olarak cos(2x+70∘)=cos(x−10∘) denkleminin [0∘,360∘) aralığındaki çözüm kümesini bulalım.
1. Eşitlik
2x+70∘=x−10∘+k.360∘
x=−80∘+k.360∘
k=1⇒x=−80∘+360∘=280∘(I)
2. Eşitlik
2x+70∘=−(x−10∘)+k.360∘
2x+70∘=−x+10∘+k.360∘
3x=−60∘+k.360∘
x=−20∘+k.120∘
k=1⇒x=−20∘+120∘=100∘(II)
k=2⇒x=−20∘+240∘=220∘(III)
k=3⇒x=−20∘+360∘=340∘(IV)
İki farklı denklemden 4 farklı değer bulduk. Bunları bir çözüm kümesinde toplayalım.
C¸={100∘,220∘,280∘,340∘}
tanf(x)=tang(x) veya cotf(x)=cotg(x) Denkleminin Çözüm Kümesi
Tanjant ve kotanjant eşitlikleri için yine denklemde iki fonksiyon karşılıklı yazılır ve fonksiyonlardan sadece birine k.π eklenerek eşitlik sağlanır.
f(x)=g(x)+kπ
Örnek olarak tan(3x+5π)=tan(x+4π) denkleminin çözüm kümesini bulalım.
Bu denklemlere (a, b, c sayıları sıfırdan farklı olması şartıyla) sinf(x) ve cosf(x)’e göre lineer(doğrusal) denklemler denir. Bu tür denklemleri bir dik üçgene uyarlayarak açıklayalım.
c=a.sinf(x)+b.cosf(x)
c=a(sinf(x)+ab.cosf(x))
c=a(sinf(x)+tanα.cosf(x))
c=a(sinf(x)+cosαsinα.cosf(x))
c=a(cosαsinf(x).cosα+sinα.cosf(x))
c=a(a2+b2asin(f(x)+α))
c=a2+b2.sin(f(x)+α)
Buraya kadar açıklamak gerekirse bize verilen denklemdeki sinüs ve kosinüsün kat sayılarının bir dik üçgenin dik kenarları olduğunu varsaydığımız bir olasılığı canlandırdık ve gerekli sadeleştirmeleri yaptığımızda son bulduğumuz denkleme kadar indirgedik. Bu aşamada ise bir sinüslü ifadenin [-1,1] aralığında olduğunu biliyoruz ve bunu a2+b2 ifadesiyle çarparsak c sayısının alabileceği değer aralığını buluruz.
−1≤sin(f(x)+α)≤1
−a2+b2≤sin(f(x)+α)≤a2+b2
−a2+b2≤c≤a2+b2
Tarafların kareleri alınırsa
c2≤a2+b2
Sonuç kısmına geldiğimizde bulduğumuz bu eşitsizlik bu tür denklemleri çözebilmemiz için ön şart olacaktır. a.sinf(x)+b.cosf(x)=c biçimindeki denklemleri çözerken eğer yukarıdaki şart sağlanıyorsa her terimi a veya b ye bölerek ba=tanα veya ab=tanα dönüşümü yapılarak denklemi çözülebilir. Aşağıda bi örnek çözerek bunu pekiştirelim.
Bu tür denklemlere (a ve b sayıları sıfırdan farklı olmak şartıyla) birinci dereceden homojen denklemler denir.
a.sinf(x)+b.cosf(x)=0
cosf(x)a.sinf(x)+b=0
a.tanf(x)=−b
tanf(x)=−ab
Bu denklemlerin çözümünde yukarıda yaptığımız gibi denklemin tamamını sinüs veya kosinüse bölerek direkt tanjant veya kotanjantlı bir ifadenin sonucuna ulaşabiliriz. Buradan da çözüm kümesini elde edebiliriz. Basit bir örnekle devam edelim.
Bu tür denklemlere (a, b, c sayıları sıfırdan farklı olmak şartıyla) ikinci dereceden homojen denklem denir. Bu denklemlerin çözümünde ilk olarak her tarafı cos2x ile bölerek sadeleştiririz.
cos2xa.cos2x+cos2xb.cosx.sinx+cos2xc.sin2x=0
a+b.tanx+c.tan2x=0
Elde ettiğimiz bu denklem aslında ikinci dereceden bir bilinmeyenli denklemdir. Burada tanjant yerine bir bilinmeyen tanımlayarak denklemi çözeriz ve sonuçları tanjanta eşitleyerek çözüm kümesine ulaşırız. Daha iyi anlamak için bir örnek çözelim.
sin2x−sinx.cosx−2cos2x=0 denklemini çözelim.
Denklemin tamamını cos2x e bölersek
cos2xsin2x−cos2xcosx.sinx−cos2x2.cos2x=0
tan2x−tanx−2=0
Bu noktada tanx yerine a bilinmeyenini yazarak denklemi çözelim. Bulacağımız değerleri tekrar tanjanta eşitleyerek çözüm kümesini bulalım.
Bu yazıda bulunan terimler ayrıca anlatılmamıştır. Bu yazıdaki bir terimin ayrıca anlatılmasını istiyorsanız aşağıdaki yorum kısmından bize ulaşabilirsiniz.
Sistememizde bu yazıda bahsi geçen kişilere ait bir biyografi bulunamamıştır.