Comparthing Logo
ตรีโกณมิติเรขาคณิตฟังก์ชันแคลคูลัส

เส้นแทนเจนต์กับโคแทนเจนต์

แทนเจนต์และโคแทนเจนต์เป็นฟังก์ชันตรีโกโนเมตริกผกผันที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างด้านประกอบมุมฉากของสามเหลี่ยมมุมฉาก โดยแทนเจนต์จะเน้นที่อัตราส่วนของด้านตรงข้ามต่อด้านประชิด ในขณะที่โคแทนเจนต์จะกลับมุมมองนี้ โดยให้ค่าอัตราส่วนของด้านประชิดต่อด้านตรงข้าม

ไฮไลต์

  • แทนเจนต์และโคแทนเจนต์เป็นส่วนกลับที่แน่นอนของกันและกัน
  • เส้นแทนเจนต์แสดงถึง 'ด้านตรงข้ามหารด้วยด้านประชิด' ในขณะที่เส้นโคแทนเจนต์แสดงถึง 'ด้านประชิดหารด้วยด้านตรงข้าม'
  • ฟังก์ชันทั้งสองมีคาบเท่ากับ π (180 องศา) ซึ่งสั้นกว่าฟังก์ชันไซน์และโคไซน์
  • ค่าแทนเจนต์ไม่นิยามที่มุมฉาก และค่าโคแทนเจนต์ไม่นิยามที่มุมแนวนอน

แทนเจนต์ (แทน) คืออะไร

อัตราส่วนของค่าไซน์ของมุมต่อค่าโคไซน์ของมุมนั้น แสดงถึงความชันของเส้นตรง

  • ในรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก ความยาวด้านตรงข้ามจะคำนวณได้จากการนำความยาวด้านตรงข้ามหารด้วยความยาวด้านประชิด
  • ฟังก์ชันนี้หาค่าไม่ได้ที่มุม 90 องศาและ 270 องศา ซึ่งค่าโคไซน์เป็นศูนย์
  • กราฟของฟังก์ชันนี้มีเส้นกำกับแนวตั้ง ณ จุดที่พิกัด x บนวงกลมหน่วยเป็นศูนย์
  • เส้นแทนเจนต์ของมุมแสดงถึงความชันของด้านปลายของมุมนั้น
  • มันเป็นฟังก์ชันคี่ ซึ่งหมายความว่า tan(-x) จะได้ผลลัพธ์เป็น -tan(x)

โคแทนเจนต์ (cot) คืออะไร

ส่วนกลับของฟังก์ชันแทนเจนต์ ซึ่งแสดงถึงอัตราส่วนของโคไซน์ต่อไซน์

  • ในรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก ค่ามุมฉากคำนวณได้จากการนำด้านประชิดหารด้วยด้านตรงข้าม
  • ฟังก์ชันนี้หาค่าไม่ได้ที่ 0 และ 180 องศา ซึ่งค่าไซน์เป็นศูนย์
  • มันคือแทนเจนต์ 'ส่วนเติมเต็ม' หมายความว่า cot(x) เหมือนกับ tan(90-x)
  • กราฟของโคแทนเจนต์เป็นการสะท้อนและการเลื่อนตำแหน่งของกราฟแทนเจนต์
  • เช่นเดียวกับแทนเจนต์ ฟังก์ชันนี้ก็เป็นฟังก์ชันคี่เช่นกัน โดยที่ cot(-x) เท่ากับ -cot(x)

ตารางเปรียบเทียบ

ฟีเจอร์ แทนเจนต์ (แทน) โคแทนเจนต์ (cot)
อัตราส่วนตรีโกณมิติ sin(x) / cos(x) cos(x) / sin(x)
อัตราส่วนสามเหลี่ยม ตรงข้าม / ติดกัน ติดกัน / ตรงข้าม
ไม่ได้กำหนดไว้ที่ π/2 + nπ
ค่าที่ 45° 1 1
ทิศทางการทำงาน เพิ่มขึ้น (ระหว่างเส้นกำกับ) ลดลง (ระหว่างเส้นกำกับ)
อนุพันธ์ sec²(x) -csc²(x)
ความสัมพันธ์แบบต่างตอบแทน 1 / cot(x) 1 / tan(x)

การเปรียบเทียบโดยละเอียด

ความสัมพันธ์แบบต่างตอบแทนและการทำงานร่วมกัน

ค่าแทนเจนต์และค่าโคแทนเจนต์มีความสัมพันธ์ที่โดดเด่นสองประการ ประการแรก ทั้งสองเป็นส่วนกลับกัน กล่าวคือ ถ้าค่าแทนเจนต์ของมุมหนึ่งคือ 3/4 ค่าโคแทนเจนต์ก็จะเท่ากับ 4/3 โดยอัตโนมัติ ประการที่สอง ทั้งสองเป็นฟังก์ชันร่วม กล่าวคือ ค่าแทนเจนต์ของมุมหนึ่งในสามเหลี่ยมมุมฉากจะมีค่าเท่ากับค่าโคแทนเจนต์ของมุมอีกมุมหนึ่งที่ไม่ใช่มุมฉาก

การแสดงภาพกราฟ

กราฟแทนเจนต์มีชื่อเสียงในเรื่องรูปทรงโค้งขึ้นที่ซ้ำกันระหว่างเส้นกำกับแนวตั้ง กราฟโคแทนเจนต์มีลักษณะคล้ายกันมาก แต่จะสะท้อนทิศทาง โดยโค้งลงเมื่อเคลื่อนจากซ้ายไปขวา เนื่องจากจุดที่ไม่นิยามของทั้งสองกราฟนั้นเหลื่อมกัน โดยที่แทนเจนต์มีเส้นกำกับ แต่โคแทนเจนต์มักมีจุดตัดกับศูนย์

ความลาดชันและรูปทรงเรขาคณิต

ในระนาบพิกัด ค่าแทนเจนต์เป็นวิธีที่เข้าใจง่ายที่สุดในการอธิบาย "ความชัน" หรือความลาดเอียงของเส้นตรงที่ผ่านจุดกำเนิด ส่วนค่าโคแทนเจนต์นั้น แม้จะไม่ค่อยได้ใช้บ่อยนักในการคำนวณความลาดเอียงพื้นฐาน แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในการสำรวจและนำทาง เมื่อความสูงในแนวดิ่งเป็นค่าคงที่ที่ทราบ และระยะทางในแนวนอนเป็นตัวแปรที่ต้องการหาคำตอบ

แคลคูลัสและการอินทิเกรต

เมื่อพูดถึงอัตราการเปลี่ยนแปลง ฟังก์ชันแทนเจนต์มีความสัมพันธ์กับฟังก์ชันซีแคนต์ ในขณะที่ฟังก์ชันโคแทนเจนต์มีความสัมพันธ์กับฟังก์ชันโคซีแคนต์ อนุพันธ์และปริพันธ์ของฟังก์ชันทั้งสองสะท้อนความสมมาตรนี้ โดยที่ฟังก์ชันโคแทนเจนต์มักจะมีเครื่องหมายลบในการคำนวณ ซึ่งสะท้อนพฤติกรรมที่พบในความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันไซน์และโคไซน์

ข้อดีและข้อเสีย

แทนเจนต์

ข้อดี

  • + การทำแผนที่ความลาดชันโดยตรง
  • + พบได้ทั่วไปในวิชาฟิสิกส์
  • + เข้าถึงเครื่องคิดเลขได้ง่าย
  • + เข้าใจง่ายเมื่อมองจากที่สูง

ยืนยัน

  • เส้นกำกับที่ π/2
  • ไม่ต่อเนื่อง
  • เข้าใกล้อนันต์อย่างรวดเร็ว
  • แคลคูลัสต้องการเส้นตัด

โคแทนเจนต์

ข้อดี

  • + ช่วยลดความซับซ้อนของรหัสประจำตัวที่ซับซ้อน
  • + สมมาตรโคฟังก์ชัน
  • + มีประโยชน์สำหรับการแก้ปัญหาในแนวนอน
  • + ความชัดเจนซึ่งกันและกัน

ยืนยัน

  • พบเห็นได้น้อยบนปุ่มกด
  • ไม่ได้กำหนดไว้ที่ต้นกำเนิด
  • อนุพันธ์เชิงลบ
  • อาจทำให้ผู้เริ่มต้นสับสนได้

ความเข้าใจผิดทั่วไป

ตำนาน

เส้นแทนเจนต์และเส้นโคแทนเจนต์มีคาบเท่ากับ 360 องศา

ความเป็นจริง

ต่างจากฟังก์ชันไซน์และโคไซน์ ฟังก์ชันแทนเจนต์และโคแทนเจนต์จะวนซ้ำรอบเดิมทุกๆ 180 องศา (π เรเดียน) เนื่องจากอัตราส่วนของ x และ y จะวนซ้ำทุกครึ่งวงกลม

ตำนาน

ค่าโคแทนเจนต์ก็คือค่าผกผันของแทนเจนต์ ($tan^{-1}$) นั่นเอง

ความเป็นจริง

นี่เป็นจุดที่ทำให้สับสนอย่างมาก โคแทนเจนต์คือ *ตัวผกผันการคูณ* ($1/tan$) ในขณะที่ $tan^{-1}$ (arctan) คือ *ฟังก์ชันผกผัน* ที่ใช้ในการหาค่ามุมจากอัตราส่วน

ตำนาน

ฟังก์ชันโคแทนเจนต์ไม่ค่อยได้ใช้ในคณิตศาสตร์สมัยใหม่แล้ว

ความเป็นจริง

แม้ว่าเครื่องคิดเลขส่วนใหญ่จะไม่มีปุ่ม "cot" โดยเฉพาะ แต่ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในแคลคูลัสระดับสูง พิกัดเชิงขั้ว และการวิเคราะห์เชิงซ้อน

ตำนาน

ฟังก์ชันแทนเจนต์สามารถใช้ได้กับมุมระหว่าง 0 ถึง 90 องศาเท่านั้น

ความเป็นจริง

ค่าแทนเจนต์สามารถนิยามได้สำหรับจำนวนจริงเกือบทั้งหมด แม้ว่าจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันในแต่ละควอดแรนต์ โดยแสดงค่าเป็นบวกในควอดแรนต์ที่ 1 และ 3

คำถามที่พบบ่อย

ฉันจะหาค่าโคแทนเจนต์บนเครื่องคิดเลขได้อย่างไร?
เนื่องจากเครื่องคิดเลขส่วนใหญ่ไม่มีปุ่ม 'cot' คุณจึงหาค่า cotangent ได้โดยการคำนวณ tangent ของมุมแล้วหาค่าผกผัน เพียงพิมพ์ $1 / tan(x)$ เพื่อหาค่า cotangent
เหตุใดค่าแทนเจนต์จึงไม่นิยามที่มุม 90 องศา?
ที่มุม 90 องศา จุดบนวงกลมหนึ่งหน่วยจะอยู่ที่ (0, 1) เนื่องจากฟังก์ชันแทนเจนต์คือ y/x การหาร 1 ด้วย 0 นั้นเป็นไปไม่ได้ทางคณิตศาสตร์ ดังนั้นจึงเกิดเป็นเส้นกำกับแนวตั้งบนกราฟ
มีเอกลักษณ์พีทาโกเรียนสำหรับเส้นสัมผัสหรือไม่?
ใช่แล้ว! เอกลักษณ์นั้นคือ $1 + tan^2(x) = sec^2(x)$ และยังมีเอกลักษณ์ที่สอดคล้องกันสำหรับโคแทนเจนต์ด้วย คือ $1 + cot^2(x) = csc^2(x)$ ซึ่งได้มาจากการหารสมการมาตรฐาน $sin^2 + cos^2 = 1$ ด้วย $cos^2$ และ $sin^2$ ตามลำดับ
ค่าแทนเจนต์เท่ากับ 1 หมายความว่าอย่างไร?
ค่าแทนเจนต์เท่ากับ 1 หมายความว่าด้านตรงข้ามและด้านประชิดมีความยาวเท่ากัน ซึ่งเกิดขึ้นที่มุม 45 องศา (หรือ π/4 เรเดียน) ที่เส้นตรงมีค่าความชันเท่ากับ 1:1 อย่างสมบูรณ์
ค่าโคแทนเจนต์เป็นบวกในควอดแรนต์ใดบ้าง?
ค่าโคแทนเจนต์เป็นบวกในควาดรันต์ที่หนึ่งและที่สาม เนื่องจากในควาดรันต์ที่หนึ่ง ค่าไซน์และโคไซน์เป็นบวกทั้งคู่ และในควาดรันต์ที่สาม ค่าไซน์และโคไซน์เป็นลบทั้งคู่ ทำให้ค่าอัตราส่วนของทั้งสองเป็นบวก
เส้นแทนเจนต์และโคแทนเจนต์มีความสัมพันธ์กับวงกลมหน่วยอย่างไร?
ถ้าคุณลากเส้นสัมผัสวงกลมหน่วยที่จุด (1,0) ระยะห่างจากแกน x ถึงจุดตัดกับด้านปลายของมุมนั้นคือค่าแทนเจนต์ ส่วนค่าโคแทนเจนต์คือระยะทางแนวนอนไปยังเส้นสัมผัสที่จุด (0,1)
อนุพันธ์ของโคแทนเจนต์คืออะไร?
อนุพันธ์ของ cot(x) คือ $-csc^2(x)$ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าฟังก์ชันนี้ลดลงเสมอในช่วงที่มันถูกกำหนดไว้ ซึ่งสอดคล้องกับความชันที่ลดลงของกราฟ
ฉันสามารถใช้แทนเจนต์กับสามเหลี่ยมใดก็ได้หรือไม่?
ค่าแทนเจนต์เป็นอัตราส่วนเฉพาะสำหรับรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก อย่างไรก็ตาม 'กฎของแทนเจนต์' ก็ใช้ได้กับรูปสามเหลี่ยมที่ไม่ใช่มุมฉากเช่นกัน แม้ว่าในปัจจุบันจะไม่ค่อยได้ใช้บ่อยนักเมื่อเทียบกับกฎของไซน์หรือโคไซน์

คำตัดสิน

ใช้แทนเจนต์เมื่อคุณกำลังคำนวณความชันหรือต้องการหาความสูงในแนวดิ่งโดยอิงจากระยะทางในแนวนอน เลือกใช้โคแทนเจนต์เมื่อคุณกำลังทำงานกับเอกลักษณ์ส่วนกลับในแคลคูลัส หรือเมื่อด้าน 'ตรงข้าม' ของสามเหลี่ยมของคุณคือความยาวอ้างอิงที่ทราบแล้ว

การเปรียบเทียบที่เกี่ยวข้อง

การแปลงลาปลาสเทียบกับการแปลงฟูริเยร์

ทั้งการแปลงลาปลาสและการแปลงฟูริเยร์เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการเปลี่ยนสมการเชิงอนุพันธ์จากโดเมนเวลาที่ซับซ้อนไปสู่โดเมนความถี่เชิงพีชคณิตที่ง่ายกว่า ในขณะที่การแปลงฟูริเยร์เป็นเครื่องมือที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์สัญญาณสภาวะคงที่และรูปแบบคลื่น การแปลงลาปลาสเป็นการขยายความที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ซึ่งสามารถจัดการกับพฤติกรรมชั่วคราวและระบบที่ไม่เสถียรได้โดยการเพิ่มปัจจัยการลดทอนในการคำนวณ

การแยกตัวประกอบเฉพาะเทียบกับแผนผังตัวประกอบ

การแยกตัวประกอบเฉพาะคือเป้าหมายทางคณิตศาสตร์ในการแยกจำนวนประกอบออกเป็นหน่วยพื้นฐานที่เป็นจำนวนเฉพาะ ในขณะที่แผนผังตัวประกอบเป็นเครื่องมือแสดงภาพแบบแตกแขนงที่ใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์นั้น โดยที่อย่างหนึ่งคือผลลัพธ์เชิงตัวเลขสุดท้าย อีกอย่างหนึ่งคือแผนที่ขั้นตอนทีละขั้นที่ใช้ในการค้นหาผลลัพธ์นั้น

การเรียงสับเปลี่ยนกับการจัดเรียง

ในสาขาคณิตศาสตร์เชิงการจัดเรียง คำว่า 'การเรียงสับเปลี่ยน' และ 'การจัดเรียง' มักถูกใช้แทนกันได้เพื่ออธิบายลำดับเฉพาะของชุดสิ่งของ โดยที่ลำดับมีความสำคัญ การเรียงสับเปลี่ยนเป็นการดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างเป็นทางการในการเรียงลำดับองค์ประกอบ ในขณะที่การจัดเรียงเป็นผลลัพธ์ทางกายภาพหรือเชิงแนวคิดของกระบวนการนั้น ซึ่งแตกต่างจากการรวมกันแบบง่ายๆ ที่ลำดับไม่สำคัญ

การเรียงสับเปลี่ยนกับการจัดหมู่

แม้ว่าทั้งสองแนวคิดจะเกี่ยวข้องกับการเลือกรายการจากกลุ่มที่ใหญ่กว่า แต่ความแตกต่างพื้นฐานอยู่ที่ว่าลำดับของรายการเหล่านั้นมีความสำคัญหรือไม่ การเรียงสับเปลี่ยนมุ่งเน้นไปที่การจัดเรียงเฉพาะที่ตำแหน่งเป็นกุญแจสำคัญ ในขณะที่การจัดหมู่พิจารณาเฉพาะรายการที่ถูกเลือก ทำให้การเรียงสับเปลี่ยนเป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับความน่าจะเป็น สถิติ และการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน

การเรียงสับเปลี่ยนเทียบกับความน่าจะเป็น

การเรียงสับเปลี่ยนเป็นเทคนิคการนับที่ใช้ในการหาจำนวนวิธีทั้งหมดที่ชุดสิ่งของสามารถเรียงลำดับได้อย่างเฉพาะเจาะจง ในขณะที่ความน่าจะเป็นคืออัตราส่วนที่เปรียบเทียบการเรียงลำดับเฉพาะเหล่านั้นกับผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด เพื่อกำหนดโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์ขึ้น