background image

3. Funkce 

 

157

3.10.  Goniometrické funkce  

 

 

 

 

Goniometrické funkce ostrého úhlu definujeme pomocí pravoúhlého trojúhelníku. Mějme 
pravoúhlý trojúhelník s odvěsnami  b

a,  a přeponou 

c

. Pak definujeme: 

 
Sinus 

α  je poměr délky odvěsny protilehlé k úhlu α  a délky přepony pravoúhlého 

trojúhelníku.  

 

c

a

=

α

sin

Kosinus 

α  je poměr délky odvěsny přilehlé k úhlu α  a délky přepony pravoúhlého 

trojúhelníku. 

 

c

b

=

α

cos

Tangens

 

α  je poměr délek odvěsny protilehlé k úhlu α  a odvěsny přilehlé k úhlu α  

pravoúhlého trojúhelníku.  

 

b

a

=

α

tan

Kotangens 

α  je poměr délek odvěsny přilehlé k úhlu α  a odvěsny protilehlé k úhlu α  

pravoúhlého trojúhelníku  

 

a

b

=

α

cot

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

A

B

α

c

a

b

.

background image

3. Funkce 

 

158

‰

 

Velikost úhlu – oblouková a stupňová míra 

 

 

 

 

Uvažujme  jednotkovou  kružnici 

k

se  středem 

S

,  tj.  kružnici  o  poloměru 

1

.  Délka  této  kružnice  je 

π

2

. Délka kružnicového oblouku, je-li velikost úhlu 

°

1

, je 

360

2

π

 nebo 

180

π

. Jestliže velikosti úhlů 

zapisujeme  ve  stupních,  říkáme,  že  používám  stupňovou  míru.  Kromě  jednotky 

1

  stupeň,  ozn. 

°

1

používáme i menší jednotky: 

1

 minuta, ozn. 

'

1

, pro šedesátinu stupně a 

1

 vteřina, ozn. 

''

1

, pro jednu 

šedesátinu minuty. 

Jeden  radián  je  středový  úhel,  který  přísluší  na  jednotkové  kružnici  oblouku  o  délce 

1

.  Radián  je 

jednotkový úhel v obloukové míře, ozn. rad. 

Převodní vztah mezi stupni a radiány dostaneme z přímé úměrnosti 

 

π

2

 rad………………..

360

stupňů 

 

x

 rad………………...

α

 stupňů 

 

180

.

π

α

=

x

 

π

α

180

.

x

=

 

 

‰

 

Funkce sinus, kosinus, tangens a kotangens 

 

Goniometrické funkce obecného úhlu definujeme pomocí jednotkové kružnice. V kartézské soustavě 
souřadnic sestrojíme kružnici se středem v počátku a o poloměru jedna. Každému reálnému číslu 

α

 

můžeme přiřadit orientovaný úhel velikosti 

α

 ( v obloukové míře), jehož počáteční rameno je kladná 

osa 

x

. Průsečík koncového ramene s kružnicí označme 

[

]

M

M

y

x

M

,

. Funkce sinus, kosinus, tangens a 

kotangens definujeme takto: 

 

M

y

=

α

sin

 

M

x

=

α

cos

 

α

α

α

cos

sin

tan

=

 

α

α

α

sin

cos

cot

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

1

-1

0

x

y

-1

1

-1

0

x

y

1

M[x

M

,y

M

]

x

M

y

M

α

background image

3. Funkce 

 

159

 

x

y

sin

=

 

x

y

cos

=

 

 

 

 

Definiční obor 

R

 

R

 

Obor hodnot 

1

,

1

 

1

,

1

 

Parita 

lichá 

sudá 

Perioda 

π

2

 

π

2

 

Rostoucí 

 V každém intervalu 

π

π

π

π

k

k

2

2

,

2

2

+

+

 

 V každém intervalu 

π

π

π

π

k

k

2

2

,

2

+

+

 

Klesající 

V každém intervalu 

π

π

π

π

k

k

2

2

3

,

2

2

+

+

 

V každém intervalu 

π

π

π

k

k

2

,

2

0

+

+

 

Omezená 

Shora i zdola omezená 

Shora i zdola omezená 

Maximum 

V každém bodě 

π

π

k

x

2

2

+

=

 

V každém bodě  

π

k

x

2

=

 

Minimum 

V každém bodě  

π

π

k

x

2

2

+

=

 

V každém bodě  

π

π

k

x

2

+

=

 

 

Písmeno v tabulce jako označuje libovolné celé číslo. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

1

0

x

y

-1

1

0

x

y

π

π
2

- π

2

-1

1

0

x

y

-1

1

0

x

y

π

π
2

- π

2

-1

-2

1

2

0

x

y

-1

-2

1

2

0

x

y

π

π
2

-

π
2

y=sinx

2

-

2

2

-

2

-2π

-1

-2

1

2

0

x

y

-1

-2

1

2

0

x

y

π

π
2

-

π
2

y=cosx

2

-

2

2

-

2

-2π

background image

3. Funkce 

 

160

 

x

y

tan

=

 

x

y

cot

=

 

 

 

 

Definiční obor 

Množina všech  

(

)

2

1

2

π

+

≠ k

x

 

Množina všech  

π

k

x

 

Obor hodnot 

R

 

R

 

Parita 

lichá 

lichá 

Perioda 

π

 

π

 

Rostoucí 

 V každém intervalu 

+

+

π

π

π

π

k

k

2

,

2

 

 
_________________ 

Klesající 

_________________________ 

V každém intervalu 
 

(

)

π

π

π

k

k

+

+

,

0

 

Omezená 

Shora i zdola neomezená 

Shora i zdola neomezená 

Maximum 

Neexistuje 

Neexistuje 

Minimum 

Neexistuje 

Neexistuje 

 

Písmeno 

k

 v tabulce jako označuje libovolné celé číslo. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

π

π
2

-

π
2

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

π

π
2

-

π
2

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

π

π
2

- π

2

y=tanx

2

-

2

2

-

2

-2π

background image

3. Funkce 

 

161

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Znaménko funkce 

I. kvadrant 

II. kvadrant 

III. kvadrant 

IV. kvadrant 

x

sin

 

x

cos

 

x

tan

 

x

cot

 

 

Monotónnost funkce 

I. kvadrant 

II. kvadrant 

III. kvadrant 

IV. kvadrant 

x

sin

 

roste 

klesá 

klesá 

roste 

x

cos

 

klesá 

klesá 

roste 

roste 

x

tan

 

roste 

roste 

roste 

roste 

x

cot

 

klesá 

klesá 

klesá 

klesá 

 

Goniometrické funkce jsou periodické. 

Platí:  Pro každé 

Z

k

 a pro každé 

R

x

 je 

x

k

x

cos

)

2

.

cos(

=

+

π

 

 

x

k

x

sin

)

2

.

sin(

=

+

π

 

Pro každé 

Z

k

 a pro každé 

(

)

+

2

1

2

π

k

x

R

 je 

x

k

x

tan

)

.

tan(

=

+

π

 

Pro každé 

Z

k

 a pro každé 

{ }

π

k

x

∈ R

 je 

x

k

x

cot

)

.

cot(

=

+

π

 

 

Funkce sinus je lichá, platí tedy  

x

x

sin

)

sin(

=

Funkce kosinus je sudá, platí tedy  

x

x

cos

)

cos(

=

Funkce tangens je lichá, platí tedy  

x

x

tan

)

tan(

=

Funkce kotangens je lichá, platí tedy  

x

x

cot

)

cot(

=

 

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

0

x

y

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

0

x

y

π

π
2

- π

2

y=cotx

2

-

2

2

-2π

background image

3. Funkce 

 

162

°

α

 

°

0

 

30°  

45° 

60° 

90° 

180° 

270° 

360° 

rad 

0

 

6

π

 

4

π

 

3

π

 

2

π

 

π

 

π

2

3

 

π

2

 

x

sin

 

0

 

2

1

 

2

2

 

2

3

 

1

 

-1 

x

cos

 

2

3

 

2

2

 

2

1

 

-1 

x

tan

 

3

3

 

3

 

ND 

ND 

x

cot

 

ND 

3

 

3

3

 

ND 

ND 

ND značí není definována, body nepatří definičnímu oboru. 

 

‰

 

Goniometrické vzorce  

 

Pro každé 

( )

f

D

x

 platí: 

1

cos

sin

2

2

=

+

x

x

 

 

1

cot

.

tan

=

x

x

 

Součtové vzorce: 

(

)

y

x

y

x

y

x

sin

cos

cos

sin

sin

+

=

+

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

sin

cos

cos

sin

sin

=

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

sin

sin

cos

cos

cos

=

+

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

sin

sin

cos

cos

cos

+

=

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

tan

.

tan

1

tan

tan

tan

+

=

+

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

tan

.

tan

1

tan

tan

tan

+

=

 

 

(

)

y

x

y

x

y

x

cot

cot

1

cot

.

cot

cot

+

=

+

 

 

(

)

x

y

y

x

y

x

cot

cot

1

cot

.

cot

cot

+

=

 

Vzorce pro dvojnásobný úhel: 

x

x

x

cos

sin

2

2

sin

=

 

 

x

x

x

2

2

sin

cos

2

cos

=

 

 

x

x

x

2

tan

1

tan

2

2

tan

=

 

 

x

x

x

cot

2

1

cot

2

cot

2

=

 

 

background image

3. Funkce 

 

163

 

Řešený příklad 

•  Sestrojte graf funkce 

 +

=

x

y

6

cos

π

Řešení 

Budeme postupovat od jednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

y

cos

=

Nyní sestrojíme graf funkce 

 +

=

x

y

6

cos

π

.  

=

=

=

=

=

=

=

=

3

2

cos

.

..........

2

2

cos

.

..........

3

3

cos

.

..........

6

6

cos

...

..........

0

π

π

π

π

π

π

π

y

x

y

x

y

x

y

x

 

Posuneme graf funkce 

x

cos

=

 ve směru záporné osy 

x

 o 

6

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•  Sestrojte graf funkce 

x

y

2

sin

=

Řešení 

Budeme postupovat od jednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

sin

=

Nyní sestrojíme graf funkce 

x

y

2

sin

=

.  

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

-2

1

0

x

y

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

-2

1

0

x

y

y=cos(

π
6

 + x) 

y=cos(x) 

π
2

π
3

background image

3. Funkce 

 

164

π

π

π

π

π

π

π

π

2

sin

..

..........

sin

.

..........

2

3

2

sin

.

..........

3

3

sin

.

..........

6

0

sin

...

..........

0

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

 

Průběh grafu se 2x „zrychlí“, perioda se zkrátí na polovinu.  

 

 

 

 

 

 

 

 

•  Sestrojte graf funkce 

1

sin

+

=

x

y

Řešení 

Budeme postupovat od jednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

sin

=

Nyní sestrojíme graf funkce 

1

sin

+

=

x

y

1

sin

..

..........

1

2

sin

.

..........

2

1

3

sin

.

..........

3

1

6

sin

.

..........

6

1

0

sin

...

..........

0

+

=

=

+

=

=

+

=

=

+

=

=

+

=

=

π

π

π

π

π

π

π

π

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

 

Funkční hodnoty se zvětší o 1, posuneme tedy graf funkce 

x

sin

=

 o 1 ve kladném směru osy y.  

 

 

 

 

 

 

 

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

-2

1

0

x

y

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

-2

1

0

x

y

y=sin2x 

y=sinx 

π
2

π

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

1

2

0

x

y

-1

-2

-3

-4

-5

-6

1

2

3

4

5

6

-1

1

2

0

x

y

y=sinx+1 

y=sinx 

background image

3. Funkce 

 

165

•  Sestrojte graf funkce 

x

y

cos

.

5

,

1

=

Řešení 

Budeme postupovat od jednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

y

cos

=

Nyní sestrojíme graf funkce 

x

y

cos

.

5

,

1

=

π

π

π

π

π

π

π

π

cos

.

5

,

1

..

..........

2

cos

.

5

,

1

.

..........

2

3

cos

.

5

,

1

.

..........

3

6

cos

.

5

,

1

.

..........

6

0

cos

.

5

,

1

...

..........

0

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

 

Funkční hodnoty se zvětší 1,5krát.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•  Sestrojte graf funkce 

5

,

0

6

cos

.

2

 +

=

x

y

π

Řešení 

Budeme postupovat od nejjednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

cos

=

Nyní  sestrojíme  graf  funkce 

 +

=

x

y

6

cos

π

.  Posuneme  graf  funkce 

x

cos

=

  ve  směru  záporné 

osy 

x

 o 

6

π

 

 +

=

x

y

6

cos

.

2

π

 Nyní každou funkční hodnotu zdvojnásobíme. 

5

,

0

6

cos

.

2

 +

=

x

y

π

 od předchozí funkční hodnoty odečteme 

5

,

0

 tzn. posuneme graf  o 

5

,

0

 ve 

směru záporné osy 

y

 

-1

-2

-3

-4

-5

1

2

3

4

5

-0.5

-1

0.5

1

1.5

0

x

y

-1

-2

-3

-4

-5

1

2

3

4

5

-0.5

-1

0.5

1

1.5

0

x

y

y=1.5cosx 

y=cosx 

background image

3. Funkce 

 

166

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

-1

-2

1

0

x

y

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

-1

-2

1

0

x

y

y=2.cos(

π
6

 + x) - 0.5

y=2.cos(

π
6

 + x) 

y=cos(

π
6

 + x) 

y=cos(x)

π
2

π

3

π

2

 

•  Sestrojte graf funkce 

6

,

0

4

2

sin

.

2

3

+

=

π

x

y

Řešení 

Budeme postupovat od nejjednoduššího grafu. Tím je graf funkce 

x

sin

=

Nyní  sestrojíme  graf  funkce 

x

y

2

sin

=

.  Perioda  funkce  se  zkrátí  na  polovinu,  tedy 

π

=

4

2

sin

π

x

y

 Posuneme graf funkce 

x

y

2

sin

=

ve směru kladné osy 

x

 o 

4

π

=

4

2

sin

.

2

3

π

x

y

 Nyní každou funkční hodnotu vynásobíme 

2

3

6

,

0

4

2

sin

.

2

3

+

=

π

x

y

 K předchozí funkční hodnotě přičteme 

6

,

0

 tzn. posuneme graf  o 

6

,

0

 ve 

směru kladné osy 

y

 

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-2

1

2

0

x

y

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-2

1

2

0

x

y

y=

3
2

.sin(2.x-

π
4

)+0.6

y=

3
2

.sin(2.x-

π
4

)

y=sin(2.x-

π
4

)

y=sin(2.x)

y=sin(x)

background image

3. Funkce 

 

167

 

Řešený příklad 

•  Sestrojte graf funkce 

)

4

tan(

π

+

=

x

y

Řešení 

Nejdříve musíme určit definiční obor funkce: 

0

)

4

cos(

+

π

x

 odtud 

π

π

k

x

+

4

Graf funkce 

x

y

tan

=

 posuneme o 

4

π

 v záporném směru osy x

π

π

k

x

+

=

4

 jsou asymptoty grafu 

funkce.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

-1

-2

-3

-4

1

2

3

4

0

x

y

π

π
2

- π

2

y=tanx

2

-

2

-2π

y=tan(x+

π
4

)

- π

4

-

4

π
4

-

4

4

4

background image

3. Funkce 

 

168

 

Úlohy k řešení

 

Úloha 3.14. 

Velikosti úhlů ve stupňové míře vyjádřete v míře obloukové: 

α

 

°

0

 

°

30

 

°

135

 

'

30

12

°

 

°

330

 

°

154

 

'

18

317

°

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Úloha 3.15. 

Velikosti úhlů v obloukové míře vyjádřete v míře stupňové: 

x

 

π

3

4

 

π

 

π

5

4

 

π

9

17

 

π

10

1

 

75

,

0

 

2

,

4

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Úloha 3.16. 

Postupně zakreslete do téže soustavy souřadnic grafy těchto funkcí 

a) 

1

4

5

,

0

cos

.

2

;

4

5

,

0

cos

.

2

;

4

5

,

0

cos

;

5

,

0

cos

;

cos

+

=

+

=

+

=

=

=

π

π

π

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

 

b) 

1

2

3

4

sin

.

7

,

0

;

2

3

4

sin

.

7

,

0

;

2

3

4

sin

;

4

sin

;

sin

+

=

=

=

=

=

π

π

π

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

 

♦ 
Úloha 3.17. 

Sestrojte graf funkce 

)

6

2

tan(

.

5

,

0

π

+

=

x

y

 

♦ 

 

background image

3. Funkce 

 

169

 

Výsledky 

3.14. Velikosti úhlů ve stupňové míře vyjádřete v míře obloukové: 

α

 

°

0

 

°

30

 

°

135

 

'

30

12

°

 

°

330

 

°

154

 

'

18

317

°

 

x

 

6

π

 

π

4

3

 

0,48 

π

6

11

 

69

,

2

 

1,76 

 

3.15. Velikosti úhlů v obloukové míře vyjádřete v míře stupňové: 

x

 

π

3

4

 

π

 

π

5

4

 

π

9

17

 

π

10

1

 

75

,

0

 

2

,

4

 

α

 

240° 

180° 

144° 

340° 

18° 

135° 

756° 

3.16.  

a) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) 

 

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-2

1

2

0

x

y

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-2

1

2

0

x

y

y=0,7.sin(4.x-

2

)+1

y=0,7.sin(4.x-

2

)

y=sin(4.x-

2

)

y=sin(4.x)

y=sin(x)

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-1

-2

-3

1

2

3

0

x

y

-1

-2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-1

-2

-3

1

2

3

0

x

y

y=2.cos(0,5.x+

π
4

)+1

y=2.cos(0,5.x+

π
4

)

y=cos(0,5.x+

π
4

)

y=cos0,5x

y=cosx

background image

3. Funkce 

 

170

3.17. Určíme  definiční  obor: 

0

)

6

2

cos(

+

π

x

  odtud 

2

6

π

π

k

x

+

2

6

π

π

k

x

+

=

  jsou  asymptoty 

grafu. 

Budeme  postupovat  opět  od  nejjednoduššího  grafu,  jako  v předchozích  příkladech  s funkcemi 
sinus a kosinus.  

x

y

tan

=

 

x

y

2

tan

=

 Zkrátíme periodu na polovinu tedy na 

π

)

6

2

tan(

π

+

=

x

y

 Graf posuneme o 

6

π

 v záporném směru osy 

x

)

6

2

tan(

.

5

,

0

π

+

=

x

y

 Funkční hodnoty vynásobíme 

5

,

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

-2

1

2

3

-1

-2

1

2

0

x

y

-1

-2

1

2

3

-1

-2

1

2

0

x

y

tgx

tg2x

tg(2x+

π
6

)

-0,5.tg(2x+

π
6

)