РУҚА
Тапсырма № 7 · ЕГЭ

Тригонометрические неравенства на окружности

Как решать неравенства с синусом и косинусом на единичной окружности
6 мин чтенияҚиындық: Обновлено 27 қыркүйек 2026

Тригонометрическое неравенство сравнивает значение синуса или косинуса с числом, например \(\sin x\ge\frac12\) немесе \(\cos x<0\). Основной способ решения — отметить на единичной окружности точки, где функция принимает нужные значения, выбрать подходящие дуги и записать общий ответ с учётом периодичности.

D
Единичная окружность

Единичная окружность — окружность с центром в начале координат и радиусом \(1\). Точка, соответствующая углу \(x\), имеет координаты \((\cos x,\sin x)\): косинус — абсцисса точки, синус — ордината. Угол отсчитывают от положительного направления оси \(Ox\) против часовой стрелки; отрицательные углы откладывают по часовой стрелке.

OxOyAOx
Точка \(A\) на единичной окружности имеет координаты \((\cos x,\sin x)\).

Базовые значения и периодичность

Для решения неравенств нужно уверенно находить углы, соответствующие известным значениям. Обычно используют первую четверть, а затем учитывают знаки функций в остальных четвертях.

Угол\(0\)\(\frac{\pi}{6}\)\(\frac{\pi}{4}\)\(\frac{\pi}{3}\)\(\frac{\pi}{2}\)
\(\sin x\)\(0\)\(\frac12\)\(\frac{\sqrt2}{2}\)\(\frac{\sqrt3}{2}\)\(1\)
\(\cos x\)\(1\)\(\frac{\sqrt3}{2}\)\(\frac{\sqrt2}{2}\)\(\frac12\)\(0\)
T
Периодичность

Синус и косинус повторяют значения через полный оборот: \(2\pi\). Поэтому если найдено Шешім на одном отрезке длины \(2\pi\), общий ответ получают добавлением \(2\pi n\), где \(n\in\mathbb Z\).

\[\sin(x+2\pi n)=\sin x,\qquad \cos(x+2\pi n)=\cos x,\qquad n\in\mathbb Z.\]
Знаки в четвертях

В I четверти синус и косинус положительны. Во II синус положителен, косинус отрицателен. В III обе функции отрицательны. В IV косинус положителен, синус отрицателен.

Алгоритм шешімдер на окружности

Пусть требуется решить неравенство вида \(\sin x\ge a\) немесе \(\cos x<a\), где \(-1\le a\le1\). Действуйте последовательно.

  1. Найдите граничные углы, решив соответствующее равенство: \(\sin x=a\) немесе \(\cos x=a\).
  2. Отметьте на окружности точки с нужной ординатой для синуса или абсциссой для косинуса.
  3. Выберите дугу, где координата удовлетворяет знаку неравенства. При знаках \(\ge\) и \(\le\) граничные точки кіреді, при \(>\) и \(<\) — не кіреді.
  4. Запишите ответ на отрезке, например \([0;2\pi]\), а затем добавьте \(2\pi n\).
Как не перепутать дугу

Для синуса смотрите на высоту точки: сравнивайте ординату с горизонтальной линией \(y=a\). Для косинуса смотрите на лево–право: сравнивайте абсциссу с вертикальной линией \(x=a\).

\[\sin x\ge a\Longleftrightarrow y\ge a;\qquad \cos x\ge a\Longleftrightarrow x_{\text{точки}}\ge a.\]
Проверь себя

Какая часть окружности соответствует неравенству \(\cos x<0\)?

Неравенства с синусом

Для \(\sin x=a\) удобно обозначить негізгі угол \(\alpha=\arcsin a\), если он известен. На окружности ордината равна \(a\) в двух симметричных точках. Для положительного \(a\) в пределах \([0;2\pi]\) это обычно \(\alpha\) и \(\pi-\alpha\).

\[\sin x=a\Longrightarrow x=\alpha+2\pi n\quad\text{или}\quad x=\pi-\alpha+2\pi n.\]

Если \(\sin x\ge a\) и \(0<a<1\), берётся дуга между двумя найденными углами в верхней части окружности. Если \(\sin x\le a\), берутся остальные дуги, включая точки равенства. При \(a=1\) Шешім \(\sin x\ge1\) состоит только из точек максимума, а при \(a>1\) шешімдер нет.

Неравенства с косинусом

Для \(\cos x=a\) точки имеют одинаковую абсциссу и расположены симметрично относительно оси \(Ox\). Если \(\alpha=\arccos a\), то на одном периоде граничные углы — \(\alpha\) и \(2\pi-\alpha\).

\[\cos x=a\Longrightarrow x=\pm\alpha+2\pi n,\qquad \alpha=\arccos a.\]

При \(\cos x\ge a\) выбирают правую дугу, где абсциссы не меньше \(a\). При \(\cos x\le a\) выбирают левую дугу, где абсциссы не больше \(a\). Неравенство \(\cos x<0\) особенно просто: косинус отрицателен во II и III четвертях.

Разобранный пример

№
Пример: решить \(\sin x\ge\frac{\sqrt3}{2}\)

Найдём все значения \(x\), при которых ордината точки единичной окружности не меньше \(\frac{\sqrt3}{2}\).

1
Сначала найдём граничные точки, заменив неравенство равенством.
\(\displaystyle \sin x=\frac{\sqrt3}{2}\)
2
На отрезке \([0;2\pi]\) синус равен \(\frac{\sqrt3}{2}\) при углах \(\frac{\pi}{3}\) и \(\frac{2\pi}{3}\) .
\(\displaystyle x_1=\frac{\pi}{3},\qquad x_2=\pi-\frac{\pi}{3}=\frac{2\pi}{3}\)
3
Синус не меньше заданного числа на верхней дуге между этими углами. Границы включаются, потому что знак неравенства \(\ge\).
\(\displaystyle x\in\left[\frac{\pi}{3};\frac{2\pi}{3}\right]\)
4
Добавляем все полные обороты окружности.
\(\displaystyle \boxed{x\in\left[\frac{\pi}{3}+2\pi n;\frac{2\pi}{3}+2\pi n\right],\quad n\in\mathbb Z}\)

Если в ответе требуется промежуток только на \([0;2\pi]\), достаточно записать \(\left[\frac{\pi}{3};\frac{2\pi}{3}\right]\). Для строгого неравенства \(\sin x>\frac{\sqrt3}{2}\) скобки у концов были бы круглыми.

!
Частые ошибки

1. Забывают вторую точку с тем же значением синуса. Например, для \(\sin x=\frac12\) это не только \(\frac\pi6\), но и \(\frac{5\pi}6\).<br>2. Путают координаты: синус — вертикальная координата, косинус — горизонтальная.<br>3. Неверно выбирают включение концов: \(\ge\) и \(\le\) дают квадратные скобки, \(>\) и \(<\) — круглые.<br>4. Записывают только один период и забывают \(+2\pi n\).<br>5. Используют формулу для синуса при косинусе без проверки четверти и знака.

Особые случаи и преобразования

Если правая часть равна \(1\), \(-1\), \(0\) или выходит за пределы отрезка \([-1;1]\), Шешім часто можно получить сразу. Например, \(\sin x>1\) и \(\cos x<-1\) шешімдер не имеют, потому что значения синуса и косинуса всегда лежат от \(-1\) до \(1\).

НеравенствоШешім
\(\sin x\ge1\)\(x=\frac\pi2+2\pi n\)
\(\sin x<-1\)Нет шешімдер
\(\cos x\le-1\)\(x=\pi+2\pi n\)
\(\cos x>1\)Нет шешімдер
\(\sin x\ge0\)\(x\in[2\pi n;\pi+2\pi n]\)

Иногда неравенство сначала преобразуют к базовому виду. Например, в выражении \(\sin(x-\frac\pi4)\le\frac12\) новой переменной считать не нужно: решают обычное неравенство относительно аргумента \(x-\frac\pi4\), а затем прибавляют \(\frac\pi4\) к границам. При более сложных преобразованиях полезно повторить материал о тригонометрических неравенствах.

Связь с другими методами

Окружность особенно удобна для точных значений и периодических функций. Если выражение содержит несколько функций, квадрат, модуль или замену переменной, могут понадобиться Шешім неравенств по графику, модуль и неравенства немесе графический метод для неравенств второй степени.

Q
Жылдам тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · косинус и знаки
Решите на \([0;2\pi]\): \(\cos x\ge0\).
Главное за минуту

Главное

  • На единичной окружности \(\cos x\) — абсцисса, а \(\sin x\) — ордината точки.
  • Сначала решают соответствующее равенство и отмечают граничные точки.
  • Для синуса выбирают дуги по высоте, для косинуса — по положению слева или справа.
  • Знаки \(\ge,\le\) включают границы; знаки \(>,<\) исключают их.
  • Общий ответ получают добавлением \(2\pi n\), где \(n\in\mathbb Z\).