Calcolatrice di trigonometria inversa

Calcola arcsin, arccos e arctan con soluzioni passo passo
arcsin(1/2)
arccos(-sqrt(2)/2)
arctan(sqrt(3))
sin(arccos(3/5))

Cosa sono le funzioni trigonometriche inverse?

Le funzioni trigonometriche inverse invertono le funzioni trigonometriche standard. Dato un rapporto, restituiscono l'angolo:

arcsin⁡(x)=θ  ⟺  sin⁡(θ)=x\arcsin(x) = \theta \iff \sin(\theta) = x
arccos⁡(x)=θ  ⟺  cos⁡(θ)=x\arccos(x) = \theta \iff \cos(\theta) = x
arctan⁡(x)=θ  ⟺  tan⁡(θ)=x\arctan(x) = \theta \iff \tan(\theta) = x

Poiché le funzioni trigonometriche non sono iniettive, restringiamo i loro domini per definire inverse appropriate:

FunzioneDominioCodominio (valori principali)
arcsin⁡(x)\arcsin(x)[−1,1][-1, 1][−π2,π2]\left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right]
arccos⁡(x)\arccos(x)[−1,1][-1, 1][0,π][0, \pi]
arctan⁡(x)\arctan(x)(−∞,∞)(-\infty, \infty)(−π2,π2)\left(-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right)

Notazioni alternative: sin⁡−1(x)\sin^{-1}(x), cos⁡−1(x)\cos^{-1}(x), tan⁡−1(x)\tan^{-1}(x) (nota: sin⁡−1(x)≠1sin⁡x\sin^{-1}(x) \neq \frac{1}{\sin x}).

Relazioni fondamentali:

  • arcsin⁡(x)+arccos⁡(x)=π2\arcsin(x) + \arccos(x) = \frac{\pi}{2} per ogni x∈[−1,1]x \in [-1, 1]
  • arctan⁡(x)+arccot(x)=π2\arctan(x) + \text{arccot}(x) = \frac{\pi}{2} per ogni xx

Le funzioni trigonometriche inverse compaiono nell'integrazione (∫11+x2 dx=arctan⁡x+C\int \frac{1}{1+x^2}\,dx = \arctan x + C), in geometria, nella navigazione e in fisica.

Come calcolare le funzioni trigonometriche inverse

Metodo 1: Usare i valori noti

Per i valori standard, usa la circonferenza goniometrica al contrario:

arcsin⁡(12)=π6percheˊ sin⁡π6=12\arcsin\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{\pi}{6} \quad \text{perché } \sin\frac{\pi}{6} = \frac{1}{2}

Valori esatti comuni:

Ingressoarcsin⁡\arcsinarccos⁡\arccosarctan⁡\arctan
0000π2\frac{\pi}{2}00
12\frac{1}{2}π6\frac{\pi}{6}π3\frac{\pi}{3}—
22\frac{\sqrt{2}}{2}π4\frac{\pi}{4}π4\frac{\pi}{4}—
32\frac{\sqrt{3}}{2}π3\frac{\pi}{3}π6\frac{\pi}{6}—
11π2\frac{\pi}{2}00π4\frac{\pi}{4}
3\sqrt{3}——π3\frac{\pi}{3}

Metodo 2: Metodo del triangolo rettangolo

Per calcolare composizioni come cos⁡(arcsin⁡(35))\cos(\arcsin(\frac{3}{5})):

  1. Poni θ=arcsin⁡(35)\theta = \arcsin(\frac{3}{5}), quindi sin⁡θ=35\sin\theta = \frac{3}{5}
  2. Disegna un triangolo rettangolo: cateto opposto =3= 3, ipotenusa =5= 5
  3. Trova il cateto adiacente =25−9=4= \sqrt{25 - 9} = 4 (teorema di Pitagora)
  4. Pertanto cos⁡θ=45\cos\theta = \frac{4}{5}

Metodo 3: Identità algebriche

Identità utili per la semplificazione:

sin⁡(arccos⁡x)=1−x2\sin(\arccos x) = \sqrt{1 - x^2}
cos⁡(arcsin⁡x)=1−x2\cos(\arcsin x) = \sqrt{1 - x^2}
tan⁡(arcsin⁡x)=x1−x2\tan(\arcsin x) = \frac{x}{\sqrt{1 - x^2}}
sin⁡(arctan⁡x)=x1+x2\sin(\arctan x) = \frac{x}{\sqrt{1 + x^2}}
cos⁡(arctan⁡x)=11+x2\cos(\arctan x) = \frac{1}{\sqrt{1 + x^2}}

Metodo 4: Derivate delle funzioni trigonometriche inverse

Essenziali per l'analisi:

ddxarcsin⁡x=11−x2\frac{d}{dx}\arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}
ddxarccos⁡x=−11−x2\frac{d}{dx}\arccos x = -\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}
ddxarctan⁡x=11+x2\frac{d}{dx}\arctan x = \frac{1}{1+x^2}

Confronto degli approcci

MetodoMigliore perIndicatore chiave
Valori notiRapporti standardIngresso è 0,12,22,32,10, \frac{1}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{3}}{2}, 1
Triangolo rettangoloComposizioniEspressioni del tipo cos⁡(arcsin⁡(⋅))\cos(\arcsin(\cdot))
IdentitàSemplificazione algebricaNecessità di eliminare la trig inversa
CalcolatriceDecimali non standardNessuna forma esatta attesa

Errori comuni da evitare

  • Confondere sin⁡−1(x)\sin^{-1}(x) con 1sin⁡x\frac{1}{\sin x}: la notazione sin⁡−1(x)\sin^{-1}(x) significa arcsin, non cosecante. Usa il contesto o preferisci la notazione "arc" per evitare confusione.
  • Ignorare i codomini dei valori principali: arcsin⁡(−12)=−π6\arcsin(-\frac{1}{2}) = -\frac{\pi}{6}, non 11π6\frac{11\pi}{6}. La risposta deve essere nel codominio definito [−π2,π2][-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}].
  • Applicare la cancellazione in modo errato: sin⁡(arcsin⁡x)=x\sin(\arcsin x) = x per x∈[−1,1]x \in [-1,1], ma arcsin⁡(sin⁡x)=x\arcsin(\sin x) = x solo quando x∈[−π2,π2]x \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]. Fuori da questo intervallo, ottieni l'angolo di riferimento con il segno appropriato.
  • Errori di dominio: arcsin⁡(2)\arcsin(2) e arccos⁡(−3)\arccos(-3) non sono definiti nei numeri reali poiché i loro domini sono [−1,1][-1, 1].
  • Segno errato nel passaggio pitagorico: quando usi il metodo del triangolo rettangolo, assicurati di prendere il segno corretto in base al quadrante implicato dal codominio dei valori principali.

Examples

Step 1: Ci serve θ∈[0,π]\theta \in [0, \pi] tale che cos⁡θ=−32\cos\theta = -\frac{\sqrt{3}}{2}
Step 2: Sappiamo che cos⁡π6=32\cos\frac{\pi}{6} = \frac{\sqrt{3}}{2}. Poiché il coseno è negativo, θ\theta è nel quadrante II
Step 3: θ=π−π6=5π6\theta = \pi - \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{6}
Answer: 5π6\frac{5\pi}{6}

Step 1: Poni θ=arctan⁡43\theta = \arctan\frac{4}{3}, quindi tan⁡θ=43\tan\theta = \frac{4}{3} con θ∈(−π2,π2)\theta \in (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2})
Step 2: Disegna il triangolo rettangolo: cateto opposto =4= 4, cateto adiacente =3= 3, ipotenusa =16+9=5= \sqrt{16 + 9} = 5
Step 3: sin⁡θ=cateto oppostoipotenusa=45\sin\theta = \frac{\text{cateto opposto}}{\text{ipotenusa}} = \frac{4}{5}
Answer: 45\frac{4}{5}

Step 1: Prima calcola sin⁡5π4\sin\frac{5\pi}{4}. Questo angolo è nel quadrante III con angolo di riferimento π4\frac{\pi}{4}: sin⁡5π4=−22\sin\frac{5\pi}{4} = -\frac{\sqrt{2}}{2}
Step 2: Ora trova arcsin⁡(−22)\arcsin(-\frac{\sqrt{2}}{2}): ci serve θ∈[−π2,π2]\theta \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}] con sin⁡θ=−22\sin\theta = -\frac{\sqrt{2}}{2}
Step 3: θ=−π4\theta = -\frac{\pi}{4} (nel quadrante IV dell'intervallo ristretto)
Answer: −π4-\frac{\pi}{4}

Frequently Asked Questions

Arcsin(x) risponde a 'quale angolo ha un seno uguale a x?' Allo stesso modo per arccos e arctan. Sono le operazioni inverse di sin, cos e tan. Per esempio, arcsin(1/2) = 30 gradi (o pi/6 radianti) perché sin(30 gradi) = 1/2.

Poiché seno, coseno e tangente sono periodiche, ogni valore di uscita corrisponde a infiniti angoli. Per rendere l'inversa una funzione vera (un'uscita per ogni ingresso), restringiamo a un codominio di valori principali. Per arcsin è [-pi/2, pi/2], per arccos è [0, pi], e per arctan è (-pi/2, pi/2).

No. sin^(-1)(x) significa arcsin(x), la funzione inversa. Il reciproco 1/sin(x) si scrive csc(x) (cosecante). Questa è una fonte comune di confusione dovuta alla notazione ambigua dell'esponente.

Arcsin e arccos accettano solo ingressi compresi tra -1 e 1 inclusi, poiché seno e coseno non superano mai quei limiti. Arctan accetta qualsiasi numero reale come ingresso poiché la tangente può produrre qualsiasi valore reale.

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