






삼각함수의 정의를 좌표비로 다시 확인하기
대전노은고등학교 학생의 풀이 기록에서 첫 줄은 다음과 같았다.
“단위원이므로 x, y를 그대로 사용한다.”
하지만 문제의 원은 반지름이 1인 단위원으로 한정되지 않았다. 반지름이 r인 원 위의 점이라면 좌표를 반지름으로 나누어야 하므로, 이 오류는 노은동과외 수업에서 먼저 바로잡을 핵심 내용이 되었다.
반지름이 다른 두 원의 비교
| 점 | x | y | r | cos θ | sin θ |
|---|---|---|---|---|---|
| P | 3 | 4 | 5 | 3/5 | 4/5 |
| Q | 6 | 8 | 10 | 3/5 | 4/5 |
P와 Q는 좌표의 크기는 다르지만 같은 방향에 있다. 따라서 반지름이 달라도 좌표를 각각 r로 나누면 삼각함수의 값은 같다.
정의에서 분리해야 할 세 가지 비
반지름이 r이고 원 위의 점의 좌표가 (x, y)일 때, r은 양수이며 다음 관계가 성립한다.
r = √(x² + y²)
- cos θ = x/r
- sin θ = y/r
- tan θ = y/x (단, x ≠ 0)
따라서 점 (6, 8)에서는 r = 10이므로 cos θ = 6/10 = 3/5, sin θ = 8/10 = 4/5이다. x를 그대로 사용해 cos θ = 6이라고 하는 것은 삼각함수의 정의에 맞지 않는다.
부분 풀이 완성하기
점 (−5, 12)가 반지름 13인 원 위에 있고, 이 점이 나타내는 각을 θ라고 하자.
cos θ = −5/13, sin θ = 12/13, tan θ = −12/5이다.
x가 음수이고 y가 양수이므로 점은 제2사분면에 있다. 따라서 cos θ가 음수이고 sin θ가 양수라는 결과도 좌표의 부호와 일치한다.
단위원 공식과의 관계
단위원에서는 r = 1이므로 cos θ = x, sin θ = y처럼 보인다. 그러나 이것은 단위원에서만 가능한 간단한 표현이다. 일반적인 반지름 r에서는 반드시 x/r, y/r로 정규화해야 한다.
최종 검증
같은 방향의 점을 나타내는 좌표가 (3, 4)와 (12, 16)이라면 두 점의 반지름은 각각 5와 20이다.
두 점 모두
cos θ = 3/5, sin θ = 4/5, tan θ = 4/3
을 갖는다. 반지름의 변화는 좌표의 크기에는 영향을 주지만, 같은 방향에서 정의한 삼각함수의 값에는 영향을 주지 않는다. 단, tan θ는 x = 0일 때 정의되지 않는다는 조건을 함께 확인해야 한다.