четность, нечетность тригонометрической функции
Напомним, что функция $y = f(x)$ называется четной, если для всех допустимых значений аргумента $x$ имеет место тождество
$f (-x) \equiv f(x)$.
Функция $y = f (x)$ называется нечетной, если для всех допустимых значений аргумента $x$ имеет место тождество
$f (-x) \equiv - f(x)$.
Для тригонометрических функций справедлива следующая
Теорема. Функции $\cos \alpha$ и $sec \alpha$ являются четными, т. е.
$\cos (- \alpha) \equiv \cos \alpha$ и $sec (- \alpha) \equiv sec \alpha$,
а функции $\sin \alpha, tg \alpha, ctg \alpha$ и $cosec \alpha$ являются нечетными, т. е.
$\sin ( - \alpha) = - \sin \alpha, cosec ( - \alpha) \equiv - cosec \alpha$,
$tg(- \alpha) = - tg \alpha, ctg(-\alpha) \equiv -ctg \alpha$.
Доказательство. Рассмотрим два угла, образованных единичным радиусом-вектором $\vec{r}$: $\angle AOE = \alpha$ и $\angle AOE_{1} = - \alpha$ (рис.). Заметим, что абсцисса точек $E$ и $E_{1}$ одна и та же $(x)$. Согласно второй формуле $\begin{cases} \sin \alpha = y, \cos \alpha = x \\ tg \alpha = \frac{y}{x}, ctg \alpha = \frac{x}{y} \\ sec \alpha = \frac{1}{x}, cosec \alpha = \frac{1}{y} \end{cases}$, имеем $\cos \alpha = x$ и $\cos (- \alpha) = x$, следовательно,
$\cos (-\alpha) = \cos \alpha$. (1)
Так как равенство (1) справедливо для любого угла $\alpha$, то мы доказали, что $\cos (- \alpha) \equiv \cos \alpha$.
Четность $sec \alpha$ (см. формулу $sec \alpha = \frac{1}{ \cos \alpha}$) доказывается так:
$sec (- \alpha) = \frac{1}{ \cos ( - \alpha)} = \frac{1}{ \cos \alpha} = sec \alpha$.
Итак,
$sec (- \alpha) = sec \alpha$. (2)
Заметим, далее, что ординаты точек $Е$ и $Е_{1}$ противоположны по знаку ($BE = y, BE_{1} = - y$). Согласно первой формуле $\begin{cases} \sin \alpha = y, \cos \alpha = x \\ tg \alpha = \frac{y}{x}, ctg \alpha = \frac{x}{y} \\ sec \alpha = \frac{1}{x}, cosec \alpha = \frac{1}{y} \end{cases}$ имеем $\sin \alpha = y$ и $\sin (- \alpha) = - y$, следовательно,
$\sin (- \alpha) = - \sin \alpha$. (3)
Используя формулу $tg \alpha = \frac{ \sin \alpha}{ \cos \alpha}$, а также тождества (1) и (3), получим
$tg (-\alpha) = \frac { \sin (- \alpha)}{ \cos (- \alpha)} = \frac {- \sin \alpha}{ \cos \alpha} = -tg \alpha$.
Итак,
$tg(- \alpha) = - tg \alpha$. (4)
Для доказательства нечетности $ctg \alpha$ воспользуемся тождествами $tg \alpha ctg \alpha = 1$ и (4):
$ctg (- \alpha) = \frac{1}{tg (- \alpha)} = \frac{1}{- tg \alpha} = - ctg \alpha$.
Итак,
$ctg (- \alpha) = - ctg \alpha$. (5)
Рекомендуем доказать, что справедливо и тождество
$cosec (- \alpha) = - cosec \alpha$. (6)
Пример. Найти значения тригонометрических функции угла $\alpha = - \frac{ \pi}{З}$.
Решение. Используя нечетность функций $\sin \alpha, cosec \alpha, tg \alpha$ и $ctg \alpha$, получим
$\sin \left ( - \frac{ \pi}{3} \right ) = - \sin \frac{ \pi}{З} = - \frac{ \sqrt{3}}{2}$,
$cosec \left ( - \frac{ \pi }{3} \right ) = - cosec \frac{ \pi}{3} = - \frac{2}{ \sqrt{3} }$,
$tg \left ( - \frac{ \pi }{3} \right ) = - tg \frac{ \pi}{3} = -\sqrt{3}$,
$ctg \left ( - \frac{ \pi }{3} \right ) = - ctg \frac{ \pi }{3} = - \frac{1}{ \sqrt{3} }$.
Используя четность функций $\cos \alpha$ и $sec \alpha$, получим
$\cos \left ( - \frac{ \pi}{З} \right ) = \cos \frac{ \pi}{З} = \frac{1}{2}, sec \left ( - \frac{ \pi}{3} \right ) = sec \frac{ \pi }{3} = 2$.