6.1: Grafu za Kazi za Sine na Cosine
- Page ID
- 181103
- Graph tofauti ya\(y=\sin( x )\) na\(y=\cos( x )\).
- Tumia mabadiliko ya awamu ya curves ya sine na cosine.
Nuru nyeupe, kama mwanga kutoka jua, sio nyeupe kabisa. Badala yake, ni muundo wa rangi zote za upinde wa mvua kwa namna ya mawimbi. Rangi ya mtu binafsi inaweza kuonekana tu wakati mwanga mweupe unapita kupitia prism ya macho ambayo hutenganisha mawimbi kulingana na wavelengths yao ili kuunda upinde wa mvua.
Mawimbi ya mwanga yanaweza kuwakilishwa graphically na kazi ya sine. Katika sura ya Kazi za Trigonometric, tulichunguza kazi za trigonometric kama kazi ya sine. Katika sehemu hii, tutatafsiri na kuunda grafu za kazi za sine na cosine.
Graphing Sine na Cosine Kazi
Kumbuka kwamba kazi za sine na cosine zinahusiana na maadili halisi ya nambari kwa\(x\) - na\(y\) -kuratibu ya uhakika kwenye mduara wa kitengo. Kwa hiyo wanaonekanaje kwenye grafu kwenye ndege ya kuratibu? Hebu tuanze na kazi ya sine. Tunaweza kuunda meza ya maadili na kuitumia kwa mchoro wa grafu. Meza\(\PageIndex{1}\) orodha baadhi ya maadili kwa ajili ya kazi sine kwenye mduara kitengo.
\(x\) | \(0\) | \(\frac{\pi}{6}\) | \(\frac{\pi}{4}\) | \(\frac{\pi}{3}\) | \(\frac{\pi}{2}\) | \(\dfrac{2\pi}{3}\) | \(\dfrac{3\pi}{4}\) | \(\dfrac{5\pi}{6}\) | \(\pi\) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(\sin(x)\) | \(0\) | \(\frac{1}{2}\) | \(\frac{\sqrt{2}}{2}\) | \(\frac{\sqrt{3}}{2}\) | \(1\) | \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) | \(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\) | \(\dfrac{1}{2}\) | \(0\) |
Kupanga pointi kutoka meza na kuendelea pamoja na x -axis hutoa sura ya kazi ya sine. Angalia Kielelezo\(\PageIndex{2}\).
Angalia jinsi maadili ya sine ni chanya kati\(0\) na\(\pi\), ambayo yanahusiana na maadili ya kazi ya sine katika quadrants I na II kwenye mduara wa kitengo, na maadili ya sine ni hasi kati\(\pi\) na\(2\pi\), ambayo yanahusiana na maadili ya kazi ya sine katika quadrants III na IV kwenye mduara wa kitengo. Angalia Kielelezo\(\PageIndex{3}\).
Sasa hebu tuangalie sawa kazi ya cosine. Tena, tunaweza kuunda meza ya maadili na kuitumia mchoro wa grafu. Jedwali\(\PageIndex{2}\) linaorodhesha baadhi ya maadili ya kazi ya cosine kwenye mduara wa kitengo.
\(x\) | \(0\) | \(\frac{\pi}{6}\) | \(\frac{\pi}{4}\) | \(\frac{\pi}{3}\) | \(\frac{\pi}{2}\) | \(\frac{2\pi}{3}\) | \(\dfrac{3\pi}{4}\) | \(\dfrac{5\pi}{6}\) | \(\pi\) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(\cos(x)\) | \(1\) | \(\frac{\sqrt{3}}{2}\) | \(\frac{\sqrt{2}}{2}\) | \(\dfrac{1}{2}\) | \(0\) | \(-\dfrac{1}{2}\) | \(-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\) | \(-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) | \(-1\) |
Kama ilivyo na kazi ya sine, tunaweza kuunda pointi ili kuunda grafu ya kazi ya cosine kama kwenye Mchoro\(\PageIndex{4}\).
Kwa sababu tunaweza kutathmini sine na cosine ya idadi yoyote halisi, kazi hizi zote zinaelezwa kwa namba zote halisi. Kwa kufikiria maadili ya sine na cosine kama kuratibu ya pointi kwenye mduara wa kitengo, inakuwa wazi kwamba aina mbalimbali za kazi zote mbili lazima iwe muda\([ −1,1 ]\).
Katika grafu zote mbili, sura ya grafu inarudia baada\(2\pi\), ambayo inamaanisha kazi ni mara kwa mara na kipindi cha\(2\pi\). Kazi ya mara kwa mara ni kazi ambayo mabadiliko maalum ya usawa\(P\),, matokeo katika kazi sawa na kazi ya awali:\(f(x+P)=f(x)\) kwa maadili yote ya\(x\) katika uwanja wa\(f\). Wakati hii inatokea, tunaita mabadiliko madogo kama hayo\(P>0\) ya usawa na kipindi cha kazi. Kielelezo\(\PageIndex{5}\) kinaonyesha vipindi kadhaa vya kazi za sine na cosine.
Kuangalia tena kwenye kazi za sine na cosine kwenye uwanja unaozingatia kwenye\(y\) -axis husaidia kufunua ulinganifu. Kama tunaweza kuona katika Kielelezo\(\PageIndex{6}\), kazi sine ni symmetric kuhusu asili. Kumbuka kutoka Kazi nyingine Trigonometric kwamba sisi kuamua kutoka mduara kitengo kwamba kazi sine ni kazi isiyo ya kawaida kwa sababu\(\sin(−x)=−\sin\space x\). Sasa tunaweza kuona wazi mali hii kutoka kwenye grafu.
Kielelezo\(\PageIndex{7}\) kinaonyesha kwamba kazi ya cosine ni sawa na\(y\) -axis. Tena, tuliamua kuwa kazi ya cosine ni kazi hata. Sasa tunaweza kuona kutoka grafu kwamba\(\cos(−x)=\cos\space x\).
Kazi za sine na cosine zina sifa kadhaa tofauti:
- Wao ni kazi za mara kwa mara na kipindi cha\(2\pi\).
- Kikoa cha kila kazi ni\((−\infty,\infty)\) na upeo ni\([ −1,1 ]\).
- Grafu ya\(y=\sin\space x\) ni sawa na asili, kwa sababu ni kazi isiyo ya kawaida.
- Grafu ya\(y=\cos\space x\) ni symmetric kuhusu wao-\(y\) -axis, kwa sababu ni hata kazi.
Kuchunguza Kazi za Sinusoidal
Kama tunavyoweza kuona, kazi za sine na cosine zina kipindi cha kawaida na upeo. Ikiwa tunaangalia mawimbi ya bahari au mawimbi kwenye bwawa, tutaona kwamba yanafanana na kazi za sine au cosine. Hata hivyo, si lazima kufanana. Baadhi ni warefu au mrefu kuliko wengine. Kazi ambayo ina sura sawa ya jumla kama kazi ya sine au cosine inajulikana kama kazi ya sinusoidal. Aina ya jumla ya kazi za sinusoidal ni
\[y=A\sin(Bx−C)+D\]
na
\[y=A\cos(Bx−C)+D\]
Kuamua Kipindi cha Kazi za Sinusoidal
Kuangalia aina za kazi za sinusoidal, tunaweza kuona kwamba ni mabadiliko ya kazi za sine na cosine. Tunaweza kutumia kile tunachojua kuhusu mabadiliko ili kuamua kipindi.
Kwa formula ya jumla,\(B\) ni kuhusiana na kipindi na\(P=\dfrac{2\pi}{|B|}\). Ikiwa\(|B|>1\), basi kipindi hicho ni cha chini\(2\pi\) na kazi inakabiliwa na ukandamizaji usio na usawa, wakati ikiwa\(| B |<1\), basi kipindi hicho ni kikubwa kuliko\(2\pi\) na kazi inakabiliwa na kunyoosha usawa. Kwa mfano,\(f(x)=\sin(x)\)\(B=1\), hivyo kipindi ni\(2\pi\), ambayo sisi alijua. Ikiwa\(f(x)=\sin(2x)\), basi\(B=2\), hivyo kipindi hicho ni\(\pi\) na grafu imesisitizwa. Ikiwa\(f(x)=\sin\left(\dfrac{x}{2}\right)\), basi\(B=\dfrac{1}{2}\), hivyo kipindi hicho ni\(4\pi\) na grafu imetambulishwa. Angalia katika Kielelezo\(\PageIndex{8}\) jinsi kipindi ni moja kwa moja kuhusiana na\(|B|\).
Ikiwa tunaruhusu\(C=0\) na\(D=0\) kwa fomu ya jumla ya kazi za sine na cosine, tunapata fomu
- \(y=A\sin(Bx)\)
- \(y=A\cos(Bx)\)
Kipindi ni\(\dfrac{2\pi}{|B|}\).
Tambua kipindi cha kazi\(f(x)=\sin\left(\dfrac{\pi}{6}x\right)\).
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha equation kwa fomu ya jumla\(y=A\sin(Bx)\).
Katika equation kupewa\(B=\dfrac{\pi}{6}\), hivyo kipindi itakuwa
\[ \begin{align*} P&=\dfrac{2\pi}{|B|} \\[4pt] &=\dfrac{2\pi}{\dfrac{\pi}{6}} \\ &=2\pi ⋅ \dfrac{6}{\pi} \\[4pt] &=12 \end{align*}\]
Tambua kipindi cha kazi\(g(x)=\cos(\frac{x}{3})\).
- Jibu
-
\(6\pi\)
Kuamua Amplitude
Kurudi kwa formula ya jumla kwa kazi ya sinusoidal, tumechambua jinsi kutofautiana\(B\) inahusiana na kipindi hicho. Sasa hebu tugeuke kwa kutofautiana\(A\) ili tuweze kuchambua jinsi inavyohusiana na amplitude, au umbali mkubwa kutoka kwa kupumzika. \(A\)inawakilisha sababu ya kunyoosha wima, na thamani yake kamili\(|A|\) ni amplitude. Maxima ya ndani itakuwa umbali\(|A|\) juu ya midline ya wima ya grafu, ambayo ni mstari\(x=D\); kwa sababu\(D=0\) katika kesi hii, midline ni x -axis. Minima ya ndani itakuwa umbali sawa chini ya midline. Ikiwa\(| A |>1\), kazi imetambulishwa. Kwa mfano, amplitude ya\(f(x)=4 sin x\) ni mara mbili amplitude ya
\(f(x)=2\sin x\)
Ikiwa\(| A |<1\), kazi hiyo imesisitizwa. Kielelezo\(\PageIndex{9}\) inalinganisha kazi kadhaa za sine na amplitudes tofauti.
Ikiwa tunaruhusu\(C=0\) na\(D=0\) kwa fomu ya jumla ya kazi za sine na cosine, tunapata fomu
\[\begin{align} y=A\sin(Bx)\text { and } y=A\cos(Bx) \end{align}\]
Amplitude ni\(A\), na urefu wima kutoka midline ni\(|A|\). Kwa kuongeza, angalia katika mfano kwamba
\[|A| = amplitude = \dfrac{1}{2}∣maximum − minimum|\]
Je! Ni amplitude gani ya kazi ya sinusoidal\(f(x)=−4\sin(x)\)? Je, kazi imetambulishwa au imesisitizwa kwa wima?
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha kazi kwa fomu rahisi\(y=A\sin(Bx)\).
Katika kazi iliyotolewa\(A=−4\), hivyo amplitude ni\(| A |=| −4 |=4\). Kazi imetambulishwa.
Uchambuzi
Thamani hasi ya\(A\) matokeo katika kutafakari katika\(x\) -axis ya kazi sine, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{10}\).
Je! Ni amplitude gani ya kazi ya sinusoidal\(f(x)=\frac{1}{2}\sin(x)\)? Je, kazi imetambulishwa au imesisitizwa kwa wima?
- Jibu
-
\(\frac{1}{2}\)USITUMIE
Kuchambua Grafu ya Tofauti ya\(y = \sin\space x\) na\(y = \cos\space x\)
Sasa kwa kuwa tunaelewa jinsi gani\(A\) na\(B\) kuhusiana na equation ya jumla ya fomu kwa kazi za sine na cosine, tutazingatia vigezo\(C\) na\(D\). Kumbuka fomu ya jumla:
\[y=A\sin(Bx-C)+D\qquad \text{ and } \qquad y=A\cos(Bx-C)+D\]
au
\[y=A\sin\left (B\left (x-\dfrac{C}{B} \right ) \right )+D \qquad \text{ and } \qquad y=A\cos\left (B\left (x-\dfrac{C}{B} \right ) \right )+D\]
Thamani\(\frac{C}{B}\) ya kazi ya sinusoidal inaitwa mabadiliko ya awamu, au uhamisho wa usawa wa kazi ya msingi ya sine au cosine. Ikiwa\(C>0\), grafu inabadilika kwa haki. Ikiwa\(C<0\), grafu inabadilika upande wa kushoto. Thamani kubwa ya\(| C |\), zaidi ya grafu inabadilishwa. Kielelezo\(\PageIndex{11}\) kinaonyesha kwamba grafu ya\(f(x)=\sin(x−\pi)\) mabadiliko ya haki na\(\pi\) vitengo, ambayo ni zaidi ya tunaona katika grafu ya\(f(x)=\sin\left(x−\frac{\pi}{4}\right)\), ambayo mabadiliko ya haki kwa\(\frac{\pi}{4}\) vitengo.
Wakati\(C\) inahusiana na mabadiliko ya usawa,\(D\) inaonyesha mabadiliko ya wima kutoka katikati katika fomu ya jumla ya kazi ya sinusoidal. Angalia Kielelezo\(\PageIndex{12}\). Kazi\(y=\cos(x)+D\) ina midline yake saa\(y=D\).
Thamani\(D\) yoyote ya zaidi ya sifuri hubadilisha grafu juu au chini. Kielelezo\(\PageIndex{13}\) inalinganishwa\(f(x)=\sin x\) na\(f(x)=\sin x+2\), ambayo ni kubadilishwa\(2\) vitengo juu ya grafu.
Kutokana equation katika fomu\(f(x)=A \sin (Bx−C)+D\) au\(f(x)=A \cos (Bx−C)+D\),\(\frac{C}{D}\) ni awamu ya kuhama na\(D\) ni kuhama wima.
Kuamua mwelekeo na ukubwa wa mabadiliko ya awamu kwa\(f(x)=\sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right)−2\).
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha equation kwa fomu ya jumla\(y=A\sin(Bx−C)+D\).
Katika equation iliyotolewa, taarifa kwamba\(B=1\) na\(C=−\frac{\pi}{6}\). Hivyo mabadiliko ya awamu ni
\[\begin{align*} \dfrac{C}{B}&= -\frac{\frac{\pi}{6}}{1}\\ &= -\frac{\pi}{6} \end{align*}\]
au\(\frac{\pi}{6}\) vitengo kwa upande wa kushoto.
Uchambuzi
Lazima tuangalie ishara katika equation kwa fomu ya jumla ya kazi ya sinusoidal. Equation inaonyesha ishara minus kabla\(C\). Kwa hiyo\(f(x)=\sin(x+\frac{\pi}{6})−2\) inaweza kuandikwa upya kama\(f(x)=\sin\left(x−\left(−\frac{\pi}{6}\right)\right)−2\). Ikiwa thamani ya\(C\) ni hasi, mabadiliko ni upande wa kushoto.
Kuamua mwelekeo na ukubwa wa mabadiliko ya awamu kwa\(f(x)=3\cos\left(x−\frac{\pi}{2}\right)\).
- Jibu
-
\(\frac{\pi}{2}\); haki
Kuamua mwelekeo na ukubwa wa mabadiliko ya wima kwa\(f(x)=\cos(x)−3\).
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha equation kwa fomu ya jumla\(y=A\cos(Bx−C)+D\).
Katika equation iliyotolewa,\(D=−3\) hivyo mabadiliko ni\(3\) vitengo chini.
Kuamua mwelekeo na ukubwa wa mabadiliko ya wima kwa\(f(x)=3\sin(x)+2\).
- Jibu
-
\(2\)vitengo vya juu
- Kuamua amplitude kama\(| A |\).
- Kuamua kipindi kama\(P=\frac{2\pi}{| B |}\).
- Kuamua mabadiliko ya awamu kama\(\frac{C}{B}\).
- Kuamua midline kama\(y=D\).
Kuamua midline, amplitude, kipindi, na mabadiliko ya awamu ya kazi\(y=3\sin (2x)+1\).
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha equation kwa fomu ya jumla\(y=A\sin (Bx−C)+D\).
\(A=3\), hivyo amplitude ni\(| A |=3\).
Kisha\(B=2\), hivyo kipindi hicho ni\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}=\dfrac{2\pi}{2}=\pi\).
Hakuna mara kwa mara iliyoongezwa ndani ya mabano, hivyo\(C=0\) na mabadiliko ya awamu ni\(\dfrac{C}{B}=\dfrac{0}{2}=0\).
Hatimaye\(D=1\), hivyo midline ni\(y=1\).
Uchambuzi
Kuchunguza grafu, tunaweza kuamua kwamba kipindi ni\(\pi\), midline ni\(y=1\), na amplitude ni\(3\). Angalia Kielelezo\(\PageIndex{14}\).
Kuamua midline, amplitude, kipindi, na mabadiliko ya awamu ya kazi\(y=\frac{1}{2}\cos \left(\frac{x}{3}−\frac{\pi}{3}\right)\).
- Jibu
-
midline:\(y=0\); amplitude:\(| A |=\frac{1}{2}\); kipindi:\(P=\frac{2\pi}{| B |}=6π\); mabadiliko ya awamu:\(\frac{C}{B}=\pi\)
Tambua formula ya kazi ya cosine katika Kielelezo\(\PageIndex{15}\).
Suluhisho
Kuamua equation, tunahitaji kutambua kila thamani kwa fomu ya jumla ya kazi ya sinusoidal.
\(y=A\sin (Bx−C)+D\)
\(y=A\cos (Bx−C)+D\)
Grafu inaweza kuwakilisha ama sine au kazi ya cosine ambayo imebadilishwa na/au inaonekana. Wakati\(x=0\), grafu ina hatua kali,\((0,0)\). Kwa kuwa kazi ya cosine ina hatua kali kwa\(x=0\), hebu tuandike equation yetu kwa suala la kazi ya cosine.
Hebu tuanze na midline. Tunaweza kuona kwamba grafu inaongezeka na iko umbali sawa juu na chini\(y=0.5\). Thamani hii, ambayo ni midline, ni\(D\) katika equation, hivyo\(D=0.5\).
Umbali mkubwa juu na chini ya midline ni amplitude. Maxima ni\(0.5\) vitengo juu ya midline na minima ni\(0.5\) vitengo chini ya midline. Hivyo\(| A |=0.5\). Njia nyingine tunaweza kuamua amplitude ni kwa kutambua kwamba tofauti kati ya urefu wa maxima ya ndani na minima ni\(1\), hivyo\(| A |=\frac{1}{2}=0.5\). Pia, grafu inaonekana kuhusu\(x\) -axis ili\(A=−0.5\).
Grafu haijatambulishwa kwa usawa au imesisitizwa, hivyo\(B=1\); na grafu haibadilishwa kwa usawa, hivyo\(C=0\).
Kuweka hii yote pamoja,
\(g(x)=−0.5\cos (x)+0.5\)
Tambua formula ya kazi ya sine katika Kielelezo\(\PageIndex{16}\).
- Jibu
-
\(f(x)=\sin(x)+2\)
Kuamua equation kwa kazi sinusoidal katika Kielelezo\(\PageIndex{17}\).
Suluhisho
Kwa thamani ya juu\(1\) na thamani ya chini kabisa\(−5\), midline itakuwa nusu kati ya saa\(−2\). Hivyo\(D=−2\).
Umbali kutoka midline kwa thamani ya juu au ya chini kabisa inatoa amplitude ya\(| A |=3\).
Kipindi cha grafu ni\(6\), ambacho kinaweza kupimwa kutoka kilele\(x=1\) hadi kilele cha pili\(x=7\), au kutoka umbali kati ya pointi za chini kabisa. Kwa hiyo,\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}=6\). Kutumia thamani chanya kwa\(B\), tunaona kwamba
\[\begin{align*} B&=\dfrac{2\pi}{P}\\ &=\dfrac{2\pi}{6}\\ &=\dfrac{\pi}{3} \end{align*}\]
Hadi sasa, equation yetu ni\(y=3\sin\left(\dfrac{\pi}{3}x−C\right)−2\) aidha\(y=3\cos\left(\dfrac{\pi}{3}x−C\right)−2\) au.Kwa sura na kuhama, tuna chaguo zaidi ya moja. Tunaweza kuandika hii kama moja ya yafuatayo:
- cosine imebadilishwa kwa haki
- cosine hasi imebadilishwa upande wa kushoto
- sine imebadilishwa upande wa kushoto
- sine hasi kubadilishwa kwa haki
Wakati yoyote ya haya itakuwa sahihi, mabadiliko cosine ni rahisi kufanya kazi na kuliko mabadiliko sine katika kesi hii kwa sababu wao kuhusisha maadili integer. Hivyo kazi yetu inakuwa
\[\begin{align*} y&=3\cos \left (\frac{\pi}{3}x-\dfrac{\pi}{3} \right )-2 \qquad \text{or} \\ y&=-3\cos \left (\dfrac{\pi}{3}x+\dfrac{2\pi}{3} \right )-2 \end{align*}\]
Tena, kazi hizi ni sawa, hivyo wote hutoa grafu sawa.
Andika formula ya kazi iliyowekwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{18}\).
- Jibu
-
uwezekano mbili:\(y=4\sin\left(\dfrac{\pi}{5}x−\dfrac{\pi}{5}\right)+4\) au\(y=−4\sin\left(\dfrac{\pi}{5}x+\dfrac{4\pi}{5}\right)+4\)
Graphing Tofauti ya\(y = \sin\space x\) na\(y = \cos\space x\)
Katika sehemu hii, tumejifunza kuhusu aina ya tofauti za kazi za sine na cosine na kutumia habari hiyo kuandika equations kutoka grafu. Sasa tunaweza kutumia habari sawa ili kuunda grafu kutoka kwa equations.
Badala ya kulenga equations fomu ya jumla
\(y=A\sin(Bx-C)+D \text{ and } y=A\cos(Bx-C)+D\)
tutaacha\(C=0\)\(D=0\) na kufanya kazi na fomu rahisi ya equations katika mifano ifuatayo.
- Tambua amplitude,\(| A |\).
- Tambua kipindi,\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}\).
- Anza kwa asili, na kazi inaongezeka kwa haki ikiwa\(A\) ni chanya au kupungua ikiwa\(A\) ni hasi.
- Wakati\(x=\dfrac{\pi}{2| B |}\) kuna upeo wa ndani kwa\(A>0\) au kiwango cha chini kwa\(A<0\), kwa\(y=A\).
- Curve anarudi x -axis katika\(x=\dfrac{\pi}{| B |}\).
- Kuna kiwango cha chini ndani kwa\(A>0\) (kiwango cha juu kwa\(A<0\)) katika\(x=\dfrac{3\pi}{2| B |}\) na\(y=–A\).
- Curve anarudi tena x -axis katika\(x=\dfrac{\pi}{2| B |}\).
Mchoro grafu ya\(f(x)=−2\sin\left(\dfrac{\pi x}{2}\right)\).
Suluhisho
Hebu tuanze kwa kulinganisha equation kwa fomu\(y=A\sin(Bx)\).
- Hatua ya 1. Tunaweza kuona kutoka equation kwamba\(A=−2\), hivyo amplitude ni 2.
\(|A|=2 \)
- Hatua ya 2. equation inaonyesha kwamba\(B=\dfrac{\pi}{2}\), hivyo kipindi ni
\[\begin{align*} P&=\dfrac{2\pi}{\dfrac{\pi}{2}}\\ &=2\pi \cdot \dfrac{2}{\pi}\\ &=4 \end{align*}\]
- Hatua ya 3. Kwa sababu\(A\) ni hasi, grafu inatoka tunapohamia haki ya asili.
- Hatua ya 4. \(x\)-Intercepts ni mwanzoni mwa kipindi kimoja\(x=0\), midpoints ya usawa\(x=2\) iko na mwishoni mwa kipindi kimoja\(x=4\).
pointi robo ni pamoja na kiwango cha chini katika\(x=1\) na kiwango cha juu katika\(x=3\). Kiwango cha chini cha mitaa kitatokea\(2\) vitengo chini ya midline\(x=1\), katika, na upeo wa ndani utatokea kwenye\(2\) vitengo juu ya midline, katika\(x=3\). Kielelezo\(\PageIndex{19}\) kinaonyesha grafu ya kazi.
Mchoro grafu ya\( g(x)=−0.8\cos(2x)\). Kuamua midline, amplitude, kipindi, na mabadiliko ya awamu.
- Jibu
-
midline:\(y=0\); amplitude:\(| A |=0.8\); kipindi:\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}=\pi\); mabadiliko ya awamu:\(\dfrac{C}{B}=0\) au hakuna
- Eleza kazi kwa fomu ya jumla\(y=A\sin(Bx−C)+D\) au\(y=A\cos(Bx−C)+D\).
- Tambua amplitude,\(| A |\).
- Tambua kipindi,\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}\).
- Tambua mabadiliko ya awamu,\(\dfrac{C}{B}\).
- Chora grafu ya\(f(x)=A\sin(Bx)\) kubadilishwa kwenda kulia au kushoto\(\dfrac{C}{B}\) na juu au chini na\(D\).
Mchoro grafu ya\(f(x)=3\sin\left(\dfrac{\pi}{4x}−\dfrac{\pi}{4}\right)\).
Suluhisho
- Hatua ya 1. Kazi tayari imeandikwa kwa fomu ya jumla\(f(x)=3\sin\left(\dfrac{\pi}{4x}−\dfrac{\pi}{4}\right)\): Grafu hii itakuwa na sura ya kazi ya sine, kuanzia katikati na kuongezeka kwa haki.
- Hatua ya 2. \(| A |=| 3 |=3\). Amplitude ni\(3\).
- Hatua ya 3. Tangu\(| B |=| \dfrac{\pi}{4} |=\dfrac{\pi}{4}\), tunaamua kipindi kama ifuatavyo.
\[\begin{align*} P&=\dfrac{2\pi}{|B|}\\ &=\dfrac{2\pi}{\dfrac{\pi}{4}}\\ &=2\pi \cdot \dfrac{4}{\pi}\\ &=8 \end{align*}\]
Kipindi ni\(8\).
- Hatua ya 4. Tangu\(C=\dfrac{\pi}{4}\), mabadiliko ya awamu ni
\[\dfrac{C}{B}=\dfrac{\dfrac{\pi}{4}}{\dfrac{\pi}{4}}=1\].
Mabadiliko ya awamu ni\(1\) kitengo.
- Hatua ya 5. Kielelezo\(\PageIndex{21}\) kinaonyesha grafu ya kazi.
Chora grafu ya\(g(x)=−2\cos\left(\dfrac{\pi}{3}x+\dfrac{\pi}{6}\right)\). Kuamua midline, amplitude, kipindi, na mabadiliko ya awamu.
- Jibu
-
midline:\(y=0\); amplitude:\(| A |=2\); kipindi:\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}=6\); mabadiliko ya awamu:\(\dfrac{C}{B}=−\dfrac{1}{2}\)
Kutokana\(y=−2cos\left(\dfrac{\pi}{2}x+\pi\right)+3\), tambua amplitude, kipindi, mabadiliko ya awamu, na mabadiliko ya usawa. Kisha grafu kazi.
Suluhisho
Anza kwa kulinganisha equation kwa fomu ya jumla.
\(y=A\cos(Bx−C)+D\)
- Hatua ya 1. Kazi tayari imeandikwa kwa fomu ya jumla.
- Hatua ya 2. Tangu\(A=−2\), amplitude ni\(| A |=2\).
- Hatua ya 3. \(| B |=\dfrac{\pi}{2}\), hivyo kipindi ni\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}=\dfrac{2\pi}{\dfrac{pi}{2}}=2\pi⋅\dfrac{2}{\pi}=4\). Kipindi ni 4.
- Hatua ya 4. \(C=−\pi\), hivyo tunahesabu mabadiliko ya awamu kama\(\dfrac{C}{B}=−\dfrac{\pi}{\dfrac{\pi}{2}}=−\pi⋅\dfrac{2}{\pi}=−2\). Mabadiliko ya awamu ni\(−2\).
- Hatua ya 5. \(D=3\), hivyo midline ni\(y=3\), na mabadiliko ya wima ni juu\(3\).
Kwa kuwa\(A\) ni hasi, grafu ya kazi ya cosine imeonekana kuhusu\(x\) -axis.
Kielelezo\(\PageIndex{23}\) kinaonyesha mzunguko mmoja wa grafu ya kazi.
Kutumia Mabadiliko ya Kazi za Sine na Cosine
Tunaweza kutumia mabadiliko ya kazi za sine na cosine katika programu nyingi. Kama ilivyoelezwa mwanzoni mwa sura, mwendo wa mviringo unaweza kuonyeshwa kwa kutumia kazi ya sine au cosine.
Hatua inazunguka karibu na mduara wa radius\(3\) unaozingatia asili. Mchoro grafu ya\(y\) -kuratibu ya uhakika kama kazi ya angle ya mzunguko.
Suluhisho
Kumbuka kwamba, kwa uhakika juu ya mduara wa radius\(r\),\(y\) -kuratibu ya uhakika ni\(y=r \sin(x)\), hivyo katika kesi hii, sisi kupata equation\(y(x)=3 \sin(x)\). mara kwa mara\(3\) husababisha kunyoosha wima ya\(y\) -maadili ya kazi kwa sababu ya\(3\), ambayo tunaweza kuona katika grafu katika Kielelezo\(\PageIndex{24}\).
Uchambuzi
Kumbuka kwamba kipindi cha kazi bado\(2\pi\); kama sisi kusafiri kuzunguka mduara, sisi kurudi\((3,0)\) kwa uhakika kwa\(x=2\pi,4\pi,6\pi,\)... Kwa sababu matokeo ya grafu sasa oscillate kati\(–3\) na\(3\), amplitude ya wimbi sine ni\(3\).
Je! Ni amplitude ya kazi gani\(f(x)=7\cos(x)\)? Mchoro grafu ya kazi hii.
- Jibu
Mduara na radius\(3\) ft ni vyema na kituo chake\(4\) ft mbali ya ardhi. Hatua iliyo karibu na ardhi imeandikwa\(P\), kama inavyoonekana kwenye Kielelezo\(\PageIndex{26}\). Mchoro grafu ya urefu juu ya ardhi ya uhakika\(P\) kama mduara unavyozungushwa; kisha pata kazi ambayo inatoa urefu kulingana na angle ya mzunguko.
Suluhisho
Sketching urefu, tunaona kwamba itaanza\(1\) ft juu ya ardhi, kisha kuongeza hadi\(7\) ft juu ya ardhi, na kuendelea oscillate\(3\) ft juu na chini ya thamani ya kituo cha\(4\) ft, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{27}\).
Ingawa tunaweza kutumia mabadiliko ya kazi ya sine au cosine, tunaanza kwa kutafuta sifa ambazo zingeweza kufanya kazi moja iwe rahisi kutumia kuliko nyingine. Hebu tumia kazi ya cosine kwa sababu inaanza kwa thamani ya juu au ya chini kabisa, wakati kazi ya sine huanza saa thamani ya kati. Cosine ya kawaida huanza kwa thamani ya juu, na grafu hii huanza kwa thamani ya chini kabisa, kwa hiyo tunahitaji kuingiza kutafakari wima.
Pili, tunaona kwamba grafu oscillates\(3\) juu na chini ya kituo, wakati cosine ya msingi ina amplitude ya\(1\), hivyo grafu hii imekuwa wima aliweka na\(3\), kama katika mfano wa mwisho.
Hatimaye, kuhamisha katikati ya mduara hadi urefu wa\(4\), grafu imekuwa wima kubadilishwa juu na\(4\). Kuweka mabadiliko haya pamoja, tunaona kwamba
\(y=−3\cos(x)+4\)
Uzito ni masharti ya spring ambayo ni kisha hung kutoka bodi, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{28}\). Kama spring inakabiliwa na chini, nafasi\(y\) ya uzito jamaa na bodi ni kati ya\(–1\) ndani. (kwa wakati\(x=0\))\(–7\) kuingia. (kwa wakati\(x=π\)) chini ya bodi. Kudhani nafasi ya\(y\) ni kutolewa kama kazi sinusoidal ya\(x\). Mchoro grafu ya kazi, na kisha upate kazi ya cosine ambayo inatoa nafasi\(y\) katika suala la\(x\).
- Jibu
-
\(y=3\cos(x)−4\)
Jicho la London ni gurudumu kubwa la Ferris lenye kipenyo cha\(135\) mita (\(443\)miguu). Inakamilisha mzunguko mmoja kila\(30\) dakika. Riders bodi kutoka\(2\) mita jukwaa juu ya ardhi. Eleza urefu wa mpanda farasi juu ya ardhi kama kazi ya muda katika dakika.
Suluhisho
Kwa kipenyo cha\(135\) m, gurudumu ina radius ya\(67.5\) m. urefu utapungua kwa amplitude\(67.5\) m juu na chini ya katikati.
Abiria bodi\(2\) m juu ya usawa wa ardhi, hivyo katikati ya gurudumu lazima iko\(67.5+2=69.5\) m juu ya usawa wa ardhi. Midline ya oscillation itakuwa saa\(69.5\) m.
Gurudumu inachukua\(30\) dakika kukamilisha\(1\) mapinduzi, hivyo urefu utaondoka kwa kipindi cha\(30\) dakika.
Hatimaye, kwa sababu bodi za wapanda farasi kwenye hatua ya chini kabisa, urefu utaanza kwa thamani ndogo na kuongezeka, kufuatia sura ya curve ya cosine iliyojitokeza kwa wima.
- Amplitude:\(67.5\), hivyo\(A=67.5\)
- Midline:\(69.5\), hivyo\(D=69.5\)
- Kipindi:\(30\), hivyo\(B=\dfrac{2\pi}{30}=\dfrac{\pi}{15}\)
- Shape:\(−\cos(t)\)
Equation kwa urefu wa mpanda farasi itakuwa
\(y=−67.5\cos\left(\dfrac{\pi}{15}t\right)+69.5\)
ambapo\(t\) ni katika dakika na\(y\) ni kipimo katika mita.
Fikia rasilimali hizi za mtandaoni kwa maelekezo ya ziada na mazoezi na grafu za kazi za sine na cosine.
- Amplitude na Kipindi cha Sine na Cosine
- Tafsiri za Sine na Cosine
- Graphing Sine na Cosine Mabadiliko
- Kuchora Kazi ya Sine
Mlinganyo muhimu
Kazi za sinusoidal |
\(f(x)=A\sin(Bx−C)+D\) \(f(x)=A\cos(Bx−C)+D\) |
Dhana muhimu
- Kazi za mara kwa mara hurudia baada ya thamani iliyotolewa. Thamani ndogo zaidi ni kipindi. Kazi za msingi za sine na cosine zina kipindi cha\(2\pi\).
- Kazi\(\sin x\) ni isiyo ya kawaida, hivyo grafu yake ni sawa na asili. Kazi\(\cos x\) ni hata, hivyo grafu yake ni sawa na y -axis.
- Grafu ya kazi ya sinusoidal ina sura sawa ya jumla kama kazi ya sine au cosine.
- Kwa formula ya jumla ya kazi ya sinusoidal, kipindi hicho ni\(P=\dfrac{2\pi}{| B |}\). Angalia Mfano\(\PageIndex{1}\).
- Kwa formula ya jumla ya kazi ya sinusoidal,\( | A |\) inawakilisha amplitude. Ikiwa\(| A |>1\), kazi imetambulishwa, wakati ikiwa\(| A |<1\), kazi imesisitizwa. Angalia Mfano\(\PageIndex{2}\).
- Thamani\(\dfrac{C}{B}\) katika fomu ya jumla ya kazi ya sinusoidal inaonyesha mabadiliko ya awamu. Angalia Mfano\(\PageIndex{3}\).
- Thamani\(D\) katika fomu ya jumla ya kazi ya sinusoidal inaonyesha mabadiliko ya wima kutoka katikati. Angalia Mfano\(\PageIndex{4}\).
- Mchanganyiko wa tofauti za kazi za sinusoidal zinaweza kuonekana kutoka kwa usawa. Angalia Mfano\(\PageIndex{5}\).
- Equation kwa kazi ya sinusoidal inaweza kuamua kutoka grafu. Angalia Mfano\(\PageIndex{6}\) na Mfano\(\PageIndex{7}\).
- Kazi inaweza kuonyeshwa kwa kutambua amplitude na kipindi chake. Angalia Mfano\(\PageIndex{8}\) na Mfano\(\PageIndex{9}\).
- Kazi pia inaweza kuonyeshwa kwa kutambua amplitude yake, kipindi, mabadiliko ya awamu, na mabadiliko ya usawa. Angalia Mfano\(\PageIndex{10}\).
- Kazi za sinusoidal zinaweza kutumika kutatua matatizo halisi ya ulimwengu. Angalia Mfano\(\PageIndex{11}\), Mfano\(\PageIndex{12}\), na Mfano\(\PageIndex{13}\).