سرفصل‌های این مبحث

تابع

تابع مثلثاتی (سینوس)

آخرین ویرایش: 17 مهر 1405
دسته‌بندی: تابع
امتیاز:

رسم تابع مثلثاتی سینوس

حالت اول

تابع fx=sinx را در بازه 0,2π رسم می‌کنیم:

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

sinπ2=1

sin5π6=sin(π−π6)=sinπ6=12

sinx=0⇒x=π

sin7π6=sin(π+π6)=−sinπ6=−12

sin11π6=sin(2π−π6)=−sinπ6=−12

sin2π=0

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

نکته

رابطه بین دایره مثلثاتی و دستگاه مختصات تابع مثلثاتی fx=sinx 

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

حالت دوم

تابعfx=sinxرا در بازه-2π,0رسم می‌کنیم:

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

یادآوری

نمودار تابع fx=sinx را در بازه -2πو2π مشاهده می‌کنید:    

تابع مثلثاتی - پیمان گردلو

اکیدا یکنوایی تابع مثلثاتی سینوس

حالت اول

برای بررسی یکنوایی و اکیدا یکنوایی، تابع fx=sinx را در بازه 0,2π رسم می‌کنیم: 

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

  • وقتی که x از 0 تا π2 افزایش می‌یابد، مقدار y=sinx از 0 تا 1 افزایش می‌یابد. (اکیدا صعودی)
  • وقتی که x از π2 تا π افزایش می‌یابد، مقدار y=sinx از 1 تا 0 کاهش می‌یابد. (اکیدا نزولی) 
  • وقتی که x از π تا 3π2 افزایش می‌یابد، مقدار y=sinx از 0 تا -1 کاهش می‌یابد. (اکیدا نزولی)
  • وقتی که x از 3π2 تا 2π افزایش می‌یابد، مقدار y=sinx از -1 تا 0 افزایش می‌یابد. (اکیدا صعودی)

حالت دوم

برای بررسی یکنوایی و اکیدا یکنوایی، تابع fx=sinx را در بازه -2πو0 رسم می‌کنیم: 

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

  • وقتی که x از 0 تا -π2 کاهش می‌یابد، مقدار y=sinx از 0 تا -1 کاهش می‌یابد. (اکیدا صعودی)
  • وقتی که x از -π2 تا -π کاهش می‌یابد، مقدار y=sinx از -1 تا 0 افزایش می‌یابد. (اکیدا نزولی) 
  • وقتی که x از -π تا -3π2 کاهش می‌یابد، مقدار y=sinx از 0 تا 1 افزایش می‌یابد. (اکیدا نزولی)
  • وقتی که x از -3π2 تا -2π کاهش می‌یابد، مقدار y=sinx از 1 تا 0 کاهش می‌یابد. (اکیدا صعودی)

یک به یکی و معکوس پذیری تابع مثلثاتی سینوس

تابع fx=sinx در دامنه‌اش یک به یک نیست، بنابراین در دامنه خود معکوس پذیر نیست.

اگر دامنه این تابع را محدود کنیم، فواصلی وجود دارند که این تابع در آنها معکوس پذیر می‌باشد، یعنی تحدیدهایی از این تابع  وجود دارد که هر یک از آنها یک به یک می‌باشند، در زیر آنها را بررسی می‌کنیم.  

اگر نموار تابع fx=sinx را که دامنه آن R و برد آن -1و1 درنظر بگیریم، این تابع در R یک به یک نیست.

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو  

اما مشاهده می‌کنیم که اگر تابع در هر یک از فواصل π2,3π2 و −π2,π2 و ....در نظر گرفته شود، یک به یک است.

قضیه

تابع مثلثاتی fx=sinx در فاصله −π2,π2 یک به یک است.   

اثبات

∀x1,x2∈−π2,π2if  fx1=fx2⇒sinx1=sinx2

⇒x1=2kπ+x2⇒x1−x2=2kπx1=2kπ+π−x2⇒x1+x2=2kπ+π

اگر −π2≤x1,x2≤π2 باشد، لذا جواب دوم قابل قبول نیست و جواب اول وقتی برقرار است که k=0 باشد.

if    x1−x2=2kπ    ;    k=0⇒x1−x2=0⇒x1=x2

 طبق قرارداد، فاصله −π2,π2 را برای تابع fx=sinx فاصله اصلی، تعریف می‌کنیم.

تعریف

تابع f:−π2,π2→−1,1fx=sinx در فاصله اصلی −π2,π2 یک به یک است، در نتیجه معکوس پذیر است.   

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

بررسی زوج و فرد بودن تابع مثلثاتی سینوس

تابع مثلثاتی fx=sinx در دامنه تعریفش یعنی R تابعی فرد است و مبدا مختصات، مرکز تقارن این تابع است.

  تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

∀x∈R⇒−x∈R

f−x=sin−x=−sinx=−fx

بررسی دوره‌ تناوب تابع مثلثاتی سینوس

دوره‌ تناوب تابع مثلثاتی سینوس، فاصله‌ای است که منحنی fx=sinx مجددا تکرار می‌شود.

با دقت به نمودار تابع مثلثاتی سینوس در شکل زیر، مشاهده می‌شود که نمودار در بازه‌هایی به طول .....,  6π ,  4π ,  2π تکرار می‌شود.

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

اما کوچک‌ترین بازه‌ای که نمودار این تابع در آن تکرار شده است، همان 2π است که به‌عنوان دوره‌ تناوب شکل فوق معرفی می‌شود. 

 تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع fx=a.sinx 

1- می‌دانیم دوره تناوب تابع fx=sinx برابر 2π و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع به ترتیب 1 و -1 است.

می‌خواهیم تاثیر ضریب a را در تابع زیر بر دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع، بررسی نماییم. 

fx=a.sinx

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

2- دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع زیر را محاسبه می‌کنیم:

fx=a.sinx

fx=asinx⇒Tfx=2π−1≤sinx≤1⇒−a≤asinx≤a⇒maxf=aminf=−a   ;    a>0 

3- دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع زیر را محاسبه می‌کنیم:

fx=a sin x+c

if     −1≤sinx≤1

⇒−a≤asinx≤a

⇒−a+c≤c+asinx≤a+c

⇒−a+c≤fx≤a+c

⇒maxf=a+cminf=−a+c

دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع fx=sinb.x 

1- می‌خواهیم تاثیر ضریب b را در تابع زیر بر دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع، بررسی نماییم:

fx=sinb.x

تابع مثلثاتی سینوس - پیمان گردلو

2- دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع زیر را محاسبه می‌کنیم:

fx=a.sinb.x

fx=asinbx⇒Tfx=2πb−1≤sinbx≤1⇒−a≤asinbx≤a⇒maxf=aminf=−a   ;    a>0

3- دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع زیر را محاسبه می‌کنیم:

fx=a sinb.x+c

Tfx=2πb

if  −1≤sinbx≤1

⇒−a≤asinbx≤a

⇒−a+c≤asinbx+c≤a+c

⇒maxf=a+cminf=−a+c

تذکر

تابع fx=a sinb.x+c دارای مقدار ماکزیمم a+c و مقدار مینیمم -a+c و دوره تناوب 2πb است.  

if   fx=a  sinbx+c    ;    Tfx=2πb    , maxf=a+cminf=−a+c

در این تابع، ضریب a در دوره تناوب تابع بی‌تاثیر است، اما در مقدار ماکزیمم و مینیمم تابع تاثیر گذار است.

در این تابع، ضریب b در دوره تناوب تابع، ‌تاثیر‌گذار است اما در مقدار ماکزیمم و مینیمم تابع، بی‌تاثیر  است.

در این تابع، مقدار c نیز از آنجا که فقط باعث انتقال نمودار می‌شود، در دوره تناوب بی‌تاثیر است و صرفا در مقدار ماکزیمم و مینیمم تابع تاثیر‌گذار است. 

با داشتن ضابطه تابعی به صورت فوق، می‌توان مقادیر ماکزیمم و مینیمم و دوره تناوب تابع را به‌دست آورد و برعکس با داشتن مقادیر ماکزیمم و مینیمم و دوره تناوب یک تابع مثلثاتی، می‌توان ضابطه تابع مورد نظر را به‌دست آورد.

تمرین

دوره تناوب، مقادیر ماکزیمم و مینیمم را در تابع زیر به‌دست آورید.

y=1+2sin7x

−a+c≤asinbx+c≤a+c⇒−2+1≤2sin7x+1≤2+1⇒−1≤y≤3

Tasinbx+c=2πb=2π7=2π7

y=-πsinx2-2

−a+c≤asinbx+c≤a+c⇒−−π−2≤−πsin12x−2≤−π−2⇒−π−2≤y≤π−2

Tasinbx+c=2πb=2π12=4π

تمرین

با هریک از اطلاعات زیر، ضابطه تابع مثلثاتی را بنویسید.

T=π , max=3 , min=-3

T=2πb=π⇒b=2

a+c=3−a+c=−3c=0a=3

y=asinbx+c1) if a=3⇒y=3sin2x2) if a=-3⇒y=-3sin2x

T=3 , max=9 , min=3

T=2πb=3⇒b=2π3

a+c=9−a+c=3 c=6a=3

y=asinbx+c1) if a=3⇒y=3sin2π3x+62) if a=-3⇒y=-3sin2π3x+6

T=4π , max=-1 , min=-7

T=2πb=4π⇒b=12

a+c=−1−a+c=−7 c=−4a=3

y=asinbx+c

1) if a=3⇒y=3sin12x-42) if a=-3⇒y=-3sin12x-4

تمرین

نمودارهای زیر را در نظر بگیرید:

توابع زیر، متعلق به کدام نمودار فوق است؟

y=sinπx

if   y=asinbx+c

⇒T=2πb=2ππ=2−a+c≤y≤a+c⇒−1+0≤y≤1+0⇒−1≤y≤1


y=sin2x

if   y=asinbx+c

⇒T=2πb=2π2=π−a+c≤y≤a+c⇒−1+0≤y≤1+0⇒−1≤y≤1


تمرین

ضابطه مربوط به نمودار زیر را بنویسید.

T=2πb=4π⇒b=12

a+c=3−a+c=−1c=1a=2

y=asinbx+c

1) if a=2⇒y=2sin12x+12) if a=-2⇒y=-2sin12x+1

برای تعیین ضابطه مربوط به نمودار تابع فوق، از نقطه کمکی 3π,-1 استفاده می‌کنیم که فقط در ضابطه اول صادق است، پس ضابطه نمودار فوق برابر است با:

y=2sin12x+1

تمرین

شکل زیر را در نظر بگیرید:

اگر شکل فوق، قسمتی از نمودار تابع زیر باشد:

fx=a+bsincx−3π4coscx−3π4

اختلاف صفرهای تابع f را در بازه 0 , π بیابید.

یادآوری)

sina.cosa=12sin2a

fx=a+bsincx−3π4coscx−3π4

⇒fx=a+b12sin2cx−3π4

⇒fx=a+b12sin2cx−3π2

⇒fx=a+b12sin−3π2−2cx    ;    sin−α=−sinα

⇒fx=a−b12sin3π2−2cx    ;    sin3π2−α=−cosα

⇒fx=a−b−12cos2cx⇒fx=a+b12cos2cx⇒fx=a+b2.cos2cx

T=2πc⇒2π=2πc⇒c=1⇒c=±1

maxf=b2+a⇒3=b2+a→b<03=−b2+a⇒6=−b+2a

minf=−b2+a⇒−1=−b2+a→b<0−1=−−b2+a⇒−2=b+2a

a=1b=−4


بنابراین تابع f به‌صورت زیر نوشته می‌شود:

fx=1−2cos2x


برای یافتن صفرهای تابع، تابع فوق را مساوی صفر قرار می‌دهیم:

fx=1−2cos2x    ;    fx=0⇒1−2cos2x=0⇒cos2x=12

⇒cos2x=cosπ3⇒2x=2kπ±π3⇒x=kπ±π6    ;    0≤x≤π

⇒x=π6x=π−π6=5π65π6−π6=4π6=2π3

دریافت مثال

رسم تابع مثلثاتی سینوسی با استفاده از انتقال

تمرین

نمودار توابع زیر را به کمک نمودار y=sinx را در بازه -π,π رسم کنید.

y=−sin2x−1


رنگ مشکی ،نمودار y=sinx می‌باشد.


رنگ آبی ،نمودار y=sin2x می‌باشد.


رنگ قرمز ،نمودار y=-sin2x می‌باشد.


رنگ سبز ،نمودار y=-sin2x-1 می‌باشد.

y=2sin−13x


رنگ مشکی ،نمودار y=sinx می‌باشد.


رنگ آبی ،نمودار y=sin13x می‌باشد.


رنگ قرمز ،نمودار y=sin-13x می‌باشد.


رنگ سبز ،نمودار y=2sin-13x می‌باشد.

دریافت مثال

تست‌های این مبحث

تست شماره 1

تابع زیر را در نظر بگیرید:

fx=2+αsinbx−π6

اگر نمودار تابع فوق به‌صورت زیر باشد:

با کدام تبدیلات روی نمودار فوق، نمودار به‌دست آمده در مبدا بر محور طول ها مماس می‌شود.

  1. π6 واحد به‌سمت راست و 4 واحد به بالا
  2. π6 واحد به‌سمت راست و 6 واحد به پایین
  3. π3 واحد به‌سمت چپ و 6 واحد به پایین
  4. π3 واحد به‌سمت چپ و 4 واحد به بالا
مشاهده پاسخ تست بستن

تست شماره 2

تابع زیر مفروض است:

fx=ax+bx

کدام گزینه می‌تواند نمودار y=sinabx باشد؟

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
مشاهده پاسخ تست بستن

تست شماره 3

نمودار تابع fx=2−2asinax−θ را در شکل زیر در نظر بگیرید:

اگر 0<θ<π2 باشد، مقدار aθ کدام است؟

  1. π6
  2. π3
  3. π4
  4. π2
مشاهده پاسخ تستبستن

خرید پاسخ‌ها

تابع مثلثاتی (سینوس)

8,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید