Strona głównaTrygonometria

Trygonometria — sinus, cosinus i tangens

Trygonometria zaczyna się od jednej obserwacji: w trójkącie prostokątnym o danym kącie ostrym stosunki boków są zawsze takie same, niezależnie od wielkości trójkąta. Mały trójkąt i wielki, byle o tym samym kącie, dają identyczne ilorazy. Te stałe stosunki dostały nazwy — sinus, cosinus i tangens — i na nich stoi cała reszta działu, od wysokości drzewa po twierdzenie cosinusów.

Dział: TrygonometriaPoziom: liceum — zakres podstawowy

1Skąd się to bierze — stosunek, który się nie zmienia

Weź dwa trójkąty prostokątne o tym samym kącie ostrym, powiedzmy 30°30°. Jeden mały, drugi duży. Z cechy podobieństwa kąt-kątpodobne, bo mają po dwa równe kąty: prosty i ten 30°30°.

A skoro są podobne, to ich odpowiadające boki są proporcjonalne. Stosunek dwóch wybranych boków wychodzi więc w obu trójkątach taki sam — mimo że same długości są zupełnie inne.

To jest cała idea trygonometrii

Stosunek boków w trójkącie prostokątnym zależy wyłącznie od kąta, a nie od rozmiaru figury.

Można więc raz policzyć ten stosunek dla każdego kąta, zapisać w tabeli — i odtąd używać go zamiast mierzenia.

Dlatego trygonometria pozwala liczyć to, czego nie da się zmierzyć: wysokość drzewa, szerokość rzeki, odległość statku od brzegu. Wystarczy zmierzyć jeden kąt i jeden bok, a resztę policzyć.

2Trzy funkcje kąta ostrego

W trójkącie prostokątnym boki mają nazwy zależne od tego, który kąt ostry rozważamy. Przy kącie α\alpha:

Trzy funkcje to trzy różne pary tych boków:

funkcjadefinicjazapis
sinusprzeciwległa przez przeciwprostokątnąsinα=ac\sin\alpha = \frac{a}{c}
cosinusprzyległa przez przeciwprostokątnącosα=bc\cos\alpha = \frac{b}{c}
tangensprzeciwległa przez przyległątgα=ab\tg\alpha = \frac{a}{b}

Oznaczenia: aa to przyprostokątna naprzeciw α\alpha, bb przy α\alpha, a cc przeciwprostokątna.

Warto od razu zauważyć dwie rzeczy. Sinus i cosinus kąta ostrego są zawsze mniejsze od jedynki, bo przeciwprostokątna jest najdłuższym bokiem — dzielimy więc coś krótszego przez coś dłuższego. Tangens takiego ograniczenia nie ma i może być dowolnie duży.

Druga: tangens da się wyrazić przez dwa pozostałe, bo przeciwprostokątna skraca się w ilorazie:

sinαcosα=a/cb/c=ab=tgα\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} = \frac{a/c}{b/c} = \frac{a}{b} = \tg\alpha

Czego w podstawie programowej nie ma

Podstawa dla liceum, dział VII. Trygonometria, zakres podstawowy, wymienia wyłącznie sinus, cosinus i tangens. Cotangensa tam nie ma — mimo że bywa omawiany w podręcznikach.

Jeśli spotkasz zapis ctgα\ctg\alpha, to po prostu odwrotność tangensa: ctgα=ba\ctg\alpha = \frac{b}{a}. Do matury podstawowej nie jest potrzebny.

3Wartości dla 30°, 45° i 60° — nie do kucia

Trzy kąty trzeba znać na pamięć, ale nie trzeba ich zapamiętywać — wychodzą z dwóch trójkątów, które już znasz.

α\alphasinα\sin\alphacosα\cos\alphatgα\tg\alpha
30°30°12\frac{1}{2}32\frac{\sqrt3}{2}33\frac{\sqrt3}{3}
45°45°22\frac{\sqrt2}{2}22\frac{\sqrt2}{2}11
60°60°32\frac{\sqrt3}{2}12\frac{1}{2}3\sqrt3

Skąd wiersze 30°30° i 60°60°. Weź trójkąt o kątach 30°30°, 60°60°, 90°90°, czyli połówkę trójkąta równobocznego. Jego boki mają się jak 1:3:21 : \sqrt3 : 2.

Dla kąta 30°\textcolor{#16A06A}{30°} przeciwległa to 1\textcolor{#16A06A}{1}, a przeciwprostokątna 2\textcolor{#16A06A}{2}, więc sin30°=12=12\sin \textcolor{#16A06A}{30°} = \frac{\textcolor{#16A06A}{1}}{\textcolor{#16A06A}{2}} = \textcolor{#E0453A}{\frac{1}{2}}. Przyległa to 3\sqrt3, więc cos30°=32\cos \textcolor{#16A06A}{30°} = \textcolor{#E0453A}{\frac{\sqrt3}{2}}.

Skąd wiersz 45°45°. Weź połówkę kwadratu — trójkąt o kątach 45°45°, 45°45°, 90°90° i bokach 1:1:21 : 1 : \sqrt2. Obie przyprostokątne są równe, więc sinus i cosinus muszą wyjść identyczne, a tangens równy 1\textcolor{#E0453A}{1}.

Dwie kontrole, które warto znać

Sinus rośnie, cosinus maleje. Patrząc na tabelę od góry: sinus idzie 122232\frac12 \to \frac{\sqrt2}{2} \to \frac{\sqrt3}{2}, a cosinus dokładnie odwrotnie. Jeśli wypisujesz z pamięci i wyjdzie inaczej — pomyliłeś wiersze.

Kąty dopełniające się do 90°90° zamieniają sinus z cosinusem: sin30°=cos60°\sin 30° = \cos 60° i sin60°=cos30°\sin 60° = \cos 30°. Bo w tym samym trójkącie przeciwległa jednego kąta jest przyległą drugiego.

4Kąty rozwarte — rozszerzenie definicji

Definicja przez trójkąt prostokątny działa tylko dla kątów ostrych — w trójkącie nie ma kąta 120°120° obok kąta prostego. A jednak twierdzenie cosinusów wymaga wartości dla kątów rozwartych.

Podstawa programowa rozszerza więc definicje na przedział od 0° do 180°180°, i robi to tak, żeby zachować dotychczasowe własności:

własnośćwzórco z tego wynika
sinussin(180°α)=sinα\sin(180° - \alpha) = \sin\alphasinus kąta rozwartego jest dodatni
cosinuscos(180°α)=cosα\cos(180° - \alpha) = -\cos\alphacosinus kąta rozwartego jest ujemny

Stąd sin150°=sin30°=12\sin \textcolor{#16A06A}{150°} = \sin \textcolor{#16A06A}{30°} = \textcolor{#E0453A}{\frac{1}{2}}, ale cos150°=cos30°=32\cos \textcolor{#16A06A}{150°} = -\cos \textcolor{#16A06A}{30°} = \textcolor{#2F80D8}{-\frac{\sqrt3}{2}}.

Szczególnie warto zapamiętać wartości graniczne, bo wracają w zadaniach:

Wartość cos90°=0\cos 90° = \textcolor{#16A06A}{0} jest tą, która sprawia, że twierdzenie cosinusów redukuje się do twierdzenia Pitagorasa — cały człon poprawkowy się zeruje.

Własność sin(180°α)=sinα\sin(180°-\alpha) = \sin\alpha ma z kolei praktyczne znaczenie przy polach: we wzorze P=12absinγP = \frac{1}{2}ab\sin\gamma nie ma znaczenia, czy kąt jest ostry, czy rozwarty. To samo dotyczy wzoru na pole rombu.

5Jedynka trygonometryczna

Najważniejsza tożsamość całego działu wygląda tajemniczo, a jest twierdzeniem Pitagorasa zapisanym inaczej.

sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1

Zapis sin2α\sin^2\alpha oznacza (sinα)2(\sin\alpha)^2 — kwadrat wartości, nie sinus kwadratu kąta.

Wyprowadzenie zajmuje dwie linijki. W trójkącie prostokątnym o bokach aa, bb, cc mamy sinα=ac\sin\alpha = \frac{a}{c} oraz cosα=bc\cos\alpha = \frac{b}{c}. Podnosimy do kwadratu i dodajemy:

sin2α+cos2α=a2c2+b2c2=a2+b2c2\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = \frac{a^2}{c^2} + \frac{b^2}{c^2} = \frac{a^2+b^2}{c^2}

A z twierdzenia Pitagorasa licznik równa się c2c^2, więc cały ułamek daje 1\textcolor{#E0453A}{1}.

Sprawdźmy to liczbowo dla 30°\textcolor{#16A06A}{30°}: (12)2+(32)2=14+34=1\left(\frac{1}{2}\right)^2 + \left(\frac{\sqrt3}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} + \frac{3}{4} = \textcolor{#E0453A}{1}

I dla 45°\textcolor{#16A06A}{45°}: (22)2+(22)2=12+12=1\left(\frac{\sqrt2}{2}\right)^2 + \left(\frac{\sqrt2}{2}\right)^2 = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} = \textcolor{#E0453A}{1}

Do czego służy w praktyce

Do wyznaczania jednej funkcji, gdy znasz drugą — bez znajomości samego kąta.

Jeśli sinα=0,6\sin\alpha = 0{,}6, to cos2α=10,36=0,64\cos^2\alpha = 1 - 0{,}36 = 0{,}64, czyli cosα=0,8\cos\alpha = 0{,}8 dla kąta ostrego.

Razem z zależnością tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} wystarcza to, żeby z jednej znanej wartości wyliczyć pozostałe dwie.

6Mapa działu — co gdzie znaleźć

Trygonometria jest w podstawie rozdzielona między zakres podstawowy i rozszerzony, a różnica jest znaczna.

zakresco obejmuje
podstawowydefinicje sin\sin, cos\cos, tg\tg dla kątów 0°180°180° · wartości dla 30°30°, 45°45°, 60°60° · jedynka trygonometryczna i tg=sincos\tg = \frac{\sin}{\cos} · twierdzenie cosinusów (sinusów — dopiero w zakresie rozszerzonym) · wzór P=12absinγP = \frac{1}{2}ab\sin\gamma · obliczenia w trójkącie prostokątnym
rozszerzonymiara łukowa i radiany · wykresy funkcji i ich okresowość · wzory redukcyjne · wzory na sumę i różnicę kątów oraz kąt podwojony · równania trygonometryczne · obliczenia w dowolnym trójkącie

Cała ta strona mieści się w zakresie podstawowym — i to wystarcza, żeby rozwiązywać trójkąty, liczyć pola i korzystać z obu twierdzeń.

Warunek wstępny do całego działu jest jeden: sprawne pierwiastkowanie. Wartości funkcji dla kątów szczególnych to niemal zawsze liczby z pierwiastkiem, a odpowiedzi zostawia się w postaci dokładnej, nie przybliżonej.

7Wszystkie tematy w tym dziale

Dwanaście stron. Trygonometria zaczyna się w trójkącie prostokątnym, a potem uogólnia na dowolny kąt — dlatego kolejność kafelków ma znaczenie.

8Przykłady krok po kroku

Trzy przykłady: bok z kąta, kąt z boków i wyznaczanie pozostałych funkcji.

Przykład 1 Wysokość z kąta i długości

Drabina o długości 5\textcolor{#16A06A}{5} m opiera się o ścianę pod kątem 60°\textcolor{#16A06A}{60°} do podłoża. Na jakiej wysokości sięga ściany?

  1. Drabina, ściana i podłoże tworzą trójkąt prostokątny. Drabina jest przeciwprostokątną, bo leży naprzeciw kąta prostego między ścianą a podłożem.
  2. Szukana wysokość leży naprzeciw kąta 60°\textcolor{#16A06A}{60°}, czyli jest przeciwległą.
  3. Przeciwległa przez przeciwprostokątną to sinus, więc sin60°=h5\sin \textcolor{#16A06A}{60°} = \frac{h}{\textcolor{#16A06A}{5}}.
  4. Stąd h=5sin60°=532=532h = \textcolor{#16A06A}{5} \cdot \sin \textcolor{#16A06A}{60°} = \textcolor{#16A06A}{5} \cdot \textcolor{#2F80D8}{\frac{\sqrt3}{2}} = \textcolor{#E0453A}{\frac{5\sqrt3}{2}} m.
  5. Kontrola sensu: wysokość musi być mniejsza od długości drabiny — a 532<5\frac{5\sqrt3}{2} < \textcolor{#16A06A}{5}, bo 32<1\frac{\sqrt3}{2} < 1
  6. Kontrola drugą funkcją: odległość podstawy od ściany to 5cos60°=52\textcolor{#16A06A}{5} \cdot \cos \textcolor{#16A06A}{60°} = \frac{5}{2} m, a (52)2+(532)2=254+754=1004=25\left(\frac{5}{2}\right)^2 + \left(\frac{5\sqrt3}{2}\right)^2 = \frac{25}{4} + \frac{75}{4} = \frac{100}{4} = 25 ✓ — dokładnie kwadrat długości drabiny, zgodnie z Pitagorasem.

Odpowiedź: h=532h = \frac{5\sqrt3}{2} m.

Pierwszy krok — ustalenie, który bok jest którym — decyduje o całym zadaniu. Warto go zapisać słowami, zanim sięgnie się po funkcję: „szukam przeciwległej, mam przeciwprostokątną, więc sinus”.

Przykład 2 Rozpoznanie kąta z boków

W trójkącie prostokątnym przyprostokątne mają 3\textcolor{#16A06A}{3} i 3\textcolor{#16A06A}{3}, a przeciwprostokątna 32\textcolor{#16A06A}{3\sqrt2}. Jakie są kąty ostre tego trójkąta?

  1. Liczę sinus jednego z kątów ostrych: sinα=332=12\sin\alpha = \frac{\textcolor{#16A06A}{3}}{\textcolor{#16A06A}{3\sqrt2}} = \frac{1}{\sqrt2}.
  2. Usuwam niewymierność z mianownika: 12=220,707\frac{1}{\sqrt2} = \frac{\sqrt2}{2} \approx 0{,}707.
  3. Z tabeli odczytuję, że taką wartość ma sin45°\sin \textcolor{#E0453A}{45°}.
  4. Drugi kąt ostry dopełnia do 90°90°: 90°45°=45°90° - \textcolor{#E0453A}{45°} = \textcolor{#E0453A}{45°}.
  5. Kontrola Pitagorasem: 32+32=9+9=18\textcolor{#16A06A}{3}^2 + \textcolor{#16A06A}{3}^2 = 9 + 9 = 18, a (32)2=92=18(\textcolor{#16A06A}{3\sqrt2})^2 = 9 \cdot 2 = 18
  6. Kontrola sensu: obie przyprostokątne są równe, więc trójkąt jest równoramienny i kąty przy podstawie muszą być identyczne ✓
  7. Kontrola cosinusem: cosα=332=22\cos\alpha = \frac{\textcolor{#16A06A}{3}}{\textcolor{#16A06A}{3\sqrt2}} = \frac{\sqrt2}{2} — ta sama wartość, co potwierdza 45°\textcolor{#E0453A}{45°}

Odpowiedź: Oba kąty ostre mają po 45°45°.

Równość obu przyprostokątnych pozwalała odpowiedzieć od razu, bez liczenia — to połówka kwadratu. Rachunek posłużył tu za potwierdzenie, a nie za drogę do wyniku.

Przykład 3 Pozostałe funkcje z jednej danej

Kąt α\alpha jest ostry i sinα=0,6\sin\alpha = \textcolor{#16A06A}{0{,}6}. Oblicz cosα\cos\alpha i tgα\tg\alpha.

  1. Korzystam z jedynki trygonometrycznej: sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1.
  2. cos2α=10,62=10,36=0,64\cos^2\alpha = 1 - \textcolor{#16A06A}{0{,}6}^2 = 1 - 0{,}36 = \textcolor{#2F80D8}{0{,}64}
  3. cosα=0,64=0,8\cos\alpha = \sqrt{\textcolor{#2F80D8}{0{,}64}} = \textcolor{#E0453A}{0{,}8} — biorę wartość dodatnią, bo kąt jest ostry.
  4. Teraz tangens z zależności tgα=sinαcosα\tg\alpha = \frac{\sin\alpha}{\cos\alpha}.
  5. tgα=0,60,8=0,75\tg\alpha = \frac{\textcolor{#16A06A}{0{,}6}}{\textcolor{#E0453A}{0{,}8}} = \textcolor{#8B5CF6}{0{,}75}
  6. Kontrola jedynką: 0,62+0,82=0,36+0,64=1\textcolor{#16A06A}{0{,}6}^2 + \textcolor{#E0453A}{0{,}8}^2 = 0{,}36 + 0{,}64 = 1
  7. Kontrola sensu: dla kąta ostrego oba, sinus i cosinus, muszą leżeć między 00 a 11
  8. Kontrola trójkątem: stosunek boków 0,6:0,8:10{,}6 : 0{,}8 : 1 to znana trójka 3:4:53 : 4 : 5

Odpowiedź: cosα=0,8\cos\alpha = 0{,}8, tgα=0,75\tg\alpha = 0{,}75.

Zastrzeżenie „kąt ostry” jest tu konieczne. Gdyby kąt mógł być rozwarty, cosinus wyszedłby 0,8-0{,}8 — jedynka trygonometryczna daje wartość bezwzględną, a znak rozstrzyga rodzaj kąta.

9Najczęstsze błędy

Cztery błędy — pierwszy odpowiada za większość złych odpowiedzi w całym dziale.

Mylenie przyległej z przeciwległą

Skąd się bierze: Nazwy boków zależą od tego, który kąt rozważamy — ta sama przyprostokątna jest przeciwległa dla jednego kąta ostrego i przyległa dla drugiego. Pomyłka zamienia sinus z cosinusem i daje zupełnie inny wynik.

Jak zrobić dobrze: Zanim wybierzesz funkcję, wskaż palcem kąt i sprawdź, który bok leży naprzeciw niego. Kontrola: dla kątów dopełniających się do 90°90° sinus jednego równa się cosinusowi drugiego.

Traktowanie sin2α\sin^2\alpha jako sinusa kwadratu kąta

Skąd się bierze: Zapis sin2α\sin^2\alpha znaczy (sinα)2(\sin\alpha)^2, czyli najpierw liczymy sinus, potem podnosimy do kwadratu. Odczytanie go jako sin(α2)\sin(\alpha^2) prowadzi do bezsensownych wartości.

Jak zrobić dobrze: Czytaj wykładnik jako doklejony do wyniku, nie do kąta. Kontrola liczbowa: sin230°=(0,5)2=0,25\sin^2 30° = (0{,}5)^2 = 0{,}25, natomiast sin(900°)\sin(900°) to zupełnie co innego.

Zakładanie, że sinus może być większy od jedynki

Skąd się bierze: Sinus i cosinus kąta to iloraz, w którym mianownikiem jest przeciwprostokątna — bok najdłuższy. Wynik większy od 11 jest więc niemożliwy i zawsze oznacza błąd w doborze boków.

Jak zrobić dobrze: Traktuj warunek sinα1|\sin\alpha| \leq 1 jako kontrolę końcową. Jeśli w zadaniu wyjdzie sinα=1,2\sin\alpha = 1{,}2, prawie na pewno pomylono przeciwprostokątną z przyprostokątną.

Przyjmowanie ujemnego cosinusa dla kąta ostrego

Skąd się bierze: Jedynka trygonometryczna daje cos2α\cos^2\alpha, a stąd dwie możliwe wartości: dodatnią i ujemną. Dla kąta ostrego poprawna jest tylko dodatnia — ujemny cosinus mają wyłącznie kąty rozwarte.

Jak zrobić dobrze: Zawsze sprawdź w treści, czy kąt jest ostry, czy może być rozwarty. Przy ostrym bierz wartość dodatnią; przy rozwartym cosinus jest ujemny, a sinus mimo to dodatni.

10Pytania i odpowiedzi

Co to jest sinus, cosinus i tangens?

To stosunki boków w trójkącie prostokątnym. Sinus to przeciwległa przez przeciwprostokątną, cosinus przyległa przez przeciwprostokątną, a tangens przeciwległa przez przyległą. Każdy zależy wyłącznie od kąta, a nie od wielkości trójkąta.

Dlaczego stosunek boków zależy tylko od kąta?

Bo trójkąty prostokątne o tym samym kącie ostrym są podobne — mają po dwa równe kąty. A w figurach podobnych odpowiadające boki są proporcjonalne, więc ich ilorazy wychodzą identyczne niezależnie od rozmiaru.

Jak zapamiętać wartości dla 30°30°, 45°45° i 60°60°?

Nie trzeba ich pamiętać — wychodzą z dwóch trójkątów. Połówka trójkąta równobocznego o bokach 1:3:21:\sqrt3:2 daje wiersze 30°30° i 60°60°, a połówka kwadratu o bokach 1:1:21:1:\sqrt2 daje wiersz 45°45°.

Skąd bierze się jedynka trygonometryczna?

Z twierdzenia Pitagorasa. Podstawiając sinα=ac\sin\alpha = \frac{a}{c} i cosα=bc\cos\alpha = \frac{b}{c}, po podniesieniu do kwadratu i dodaniu otrzymujemy a2+b2c2\frac{a^2+b^2}{c^2}, a licznik równa się c2c^2 — więc całość daje jeden.

Czy sinus może być większy od jedynki?

Nie. Dla kąta ostrego sinus jest ilorazem przyprostokątnej przez przeciwprostokątną, czyli boku krótszego przez najdłuższy. Wartość większa od 11 zawsze oznacza pomyłkę w doborze boków.

Czy cotangens jest w podstawie programowej?

Nie. Podstawa dla liceum wymienia w dziale o trygonometrii wyłącznie sinus, cosinus i tangens. Cotangens bywa omawiany w podręcznikach jako odwrotność tangensa, ale do matury podstawowej nie jest wymagany.

Czytaj dalej

Mateusz Będkowski — nauczyciel matematyki, autor serwisu Nie każ mu liczyć

Mateusz Będkowski

nauczyciel matematyki, autor „Nie każ mu liczyć”

Uczę matematyki od 13 lat, w tym 7 lat w szkole — dziś w dwóch szkołach w Kaliszu. Magister pedagogiki ze specjalnością terapia pedagogiczna, po studiach podyplomowych z matematyki. Rozwiązania na tej stronie liczę sam, krok po kroku, i zapisuję dokładnie tak, jak tłumaczę je uczniowi na kartce.

Ostatnia aktualizacja: 2026-07-31. Tekst redakcji „Nie każ mu liczyć”.