サイン・コサイン・タンジェント計算機

ステップごとの解説付きで正弦、余弦、正接関数を評価しグラフ化します
sin(pi/3)
cos(225°)
tan(7pi/4)
sin(x) + cos(x) at x = pi/4

サイン・コサイン・タンジェントとは何か?

3つの主要な三角関数 — 正弦(サイン)、余弦(コサイン)、正接(タンジェント) — は、直角三角形の角を辺の比に関係づけます。

sin⁡θ=対辺斜辺,cos⁡θ=隣辺斜辺,tan⁡θ=対辺隣辺=sin⁡θcos⁡θ\sin\theta = \frac{\text{対辺}}{\text{斜辺}}, \quad \cos\theta = \frac{\text{隣辺}}{\text{斜辺}}, \quad \tan\theta = \frac{\text{対辺}}{\text{隣辺}} = \frac{\sin\theta}{\cos\theta}

単位円(半径1、原点中心)上で、正の xx 軸から測った角 θ\theta について:

  • cos⁡θ\cos\theta = 点の xx 座標
  • sin⁡θ\sin\theta = 点の yy 座標
  • tan⁡θ\tan\theta = 動径の傾き

主な性質:

  • sin⁡\sin と cos⁡\cos の値域は [−1,1][-1, 1]、周期は 2π2\pi
  • tan⁡\tan の値域は (−∞,∞)(-\infty, \infty)、周期は π\pi
  • cos⁡θ=0\cos\theta = 0 のとき(π2+nπ\frac{\pi}{2} + n\pi で)tan⁡θ\tan\theta は未定義

逆数の関数は:
csc⁡θ=1sin⁡θ,sec⁡θ=1cos⁡θ,cot⁡θ=1tan⁡θ\csc\theta = \frac{1}{\sin\theta}, \quad \sec\theta = \frac{1}{\cos\theta}, \quad \cot\theta = \frac{1}{\tan\theta}

これら6つの関数は三角法の基礎をなし、数学、物理学、工学、信号処理の至るところに現れます。

サイン・コサイン・タンジェントの評価方法

方法1:単位円(厳密値)

主要な角と単位円上のその座標を暗記します。

角sin⁡\sincos⁡\costan⁡\tan
00001100
π6\frac{\pi}{6}(30°)12\frac{1}{2}32\frac{\sqrt{3}}{2}13\frac{1}{\sqrt{3}}
π4\frac{\pi}{4}(45°)22\frac{\sqrt{2}}{2}22\frac{\sqrt{2}}{2}11
π3\frac{\pi}{3}(60°)32\frac{\sqrt{3}}{2}12\frac{1}{2}3\sqrt{3}
π2\frac{\pi}{2}(90°)1100未定義

方法2:基準角

第1象限を超える角について:

  1. 基準角(xx 軸への鋭角)を求める
  2. 象限から符号を決める(ASTC 則:All, Sin, Tan, Cos)

ASTC 則 — どの関数が正か:

  • 第I象限(0°〜90°):すべて正
  • 第II象限(90°〜180°):Sin が正
  • 第III象限(180°〜270°):Tan が正
  • 第IV象限(270°〜360°):Cos が正

例:sin⁡(150°)\sin(150°) — 基準角は 180°−150°=30°180° - 150° = 30°。第II象限では正弦が正:sin⁡(150°)=+sin⁡(30°)=12\sin(150°) = +\sin(30°) = \frac{1}{2}。

方法3:和・差の公式

非標準の角について、既知の角に分解します。

sin⁡(A±B)=sin⁡Acos⁡B±cos⁡Asin⁡B\sin(A \pm B) = \sin A \cos B \pm \cos A \sin B
cos⁡(A±B)=cos⁡Acos⁡B∓sin⁡Asin⁡B\cos(A \pm B) = \cos A \cos B \mp \sin A \sin B
tan⁡(A±B)=tan⁡A±tan⁡B1∓tan⁡Atan⁡B\tan(A \pm B) = \frac{\tan A \pm \tan B}{1 \mp \tan A \tan B}

例:cos⁡(75°)=cos⁡(45°+30°)=cos⁡45°cos⁡30°−sin⁡45°sin⁡30°=6−24\cos(75°) = \cos(45° + 30°) = \cos 45° \cos 30° - \sin 45° \sin 30° = \frac{\sqrt{6} - \sqrt{2}}{4}

方法4:グラフの変換

y=Asin⁡(Bx+C)+Dy = A\sin(Bx + C) + D について:

  • ∣A∣|A| = 振幅
  • 2π∣B∣\frac{2\pi}{|B|} = 周期
  • −CB-\frac{C}{B} = 位相のずれ
  • DD = 垂直方向のずれ

比較:各方法をいつ使うか

方法適した場面主な目印
単位円標準的な角30°、45°、60° の倍数
基準角任意の象限角が 90° 超または負
和・差非標準の厳密値角 = 標準角の和
電卓小数の近似任意の角

よくある間違い

  • 間違った象限の符号:cos⁡(120°)=−12\cos(120°) = -\frac{1}{2} であり、+12+\frac{1}{2} ではありません。どの象限が符号を決めるか常に確認してください。
  • 度とラジアンの混同:sin⁡(π)=0\sin(\pi) = 0(ラジアン)ですが、180 ラジアンと解釈すると sin⁡(180)≈−0.80\sin(180) \approx -0.80 です。単位に一貫性を持たせてください。
  • tan が未定義であることを忘れる:tan⁡(90°)\tan(90°) と tan⁡(270°)\tan(270°) は未定義(垂直漸近線)であり、ゼロや無限大ではありません。
  • 和の公式の誤用:sin⁡(A+B)≠sin⁡A+sin⁡B\sin(A + B) \neq \sin A + \sin B。正しい展開を使わなければなりません。
  • 基準角の誤り:基準角は常に xx 軸(yy 軸ではなく)に対して測られ、常に正の鋭角です。

Examples

Step 1: 5π6\frac{5\pi}{6} は第II象限にある(π2\frac{\pi}{2} と π\pi の間)
Step 2: 基準角:π−5π6=π6\pi - \frac{5\pi}{6} = \frac{\pi}{6}
Step 3: 第II象限では正弦が正:sin⁡5π6=+sin⁡π6=12\sin\frac{5\pi}{6} = +\sin\frac{\pi}{6} = \frac{1}{2}
Answer: 12\frac{1}{2}

Step 1: 315°315° は第IV象限にある(270°270° と 360°360° の間)
Step 2: 基準角:360°−315°=45°360° - 315° = 45°
Step 3: 第IV象限では余弦が正:cos⁡(315°)=+cos⁡(45°)=22\cos(315°) = +\cos(45°) = \frac{\sqrt{2}}{2}
Answer: 22\frac{\sqrt{2}}{2}

Step 1: 2π3\frac{2\pi}{3} は第II象限にある(π2\frac{\pi}{2} と π\pi の間)
Step 2: 基準角:π−2π3=π3\pi - \frac{2\pi}{3} = \frac{\pi}{3}
Step 3: 第II象限では正接が負:tan⁡2π3=−tan⁡π3=−3\tan\frac{2\pi}{3} = -\tan\frac{\pi}{3} = -\sqrt{3}
Answer: −3-\sqrt{3}

Frequently Asked Questions

単位円は原点を中心とする半径1の円です。任意の角 theta について、円上の点の x 座標が cos(theta)、y 座標が sin(theta) です。直角三角形の角だけでなく、すべての角について三角関数を定義する方法を提供します。

ASTC('All Students Take Calculus' として覚えられることもある)は、各象限でどの三角関数が正かを教えます。第I象限ではすべて正、第IIでは正弦のみ、第IIIでは正接のみ、第IVでは余弦のみが正です。他の関数は負です。

直角三角形では:正弦は対辺÷斜辺、余弦は隣辺÷斜辺、正接は対辺÷隣辺(または同等に sin/cos)です。同じ三角形の異なる比を測り、グラフ、周期、値域が異なります。

度に pi/180 を掛けるとラジアンになります。ラジアンに 180/pi を掛けると度になります。主要な等価:180度 = pi ラジアン、90度 = pi/2、360度 = 2pi。

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