تصور بسهولة دوال الجيب والجيب التمام والظل مع إمكانية تعديل سعة التردد، وتردد، وإزاحة الطور في هذا المخطط التفاعلي.
يعد رسام الدالة المثلثية أداة أساسية لتصور دوال الجيب، وجيب التمام، والظل، وغيرها من الدوال المثلثية. يتيح لك هذا الرسام التفاعلي رسم الدوال المثلثية القياسية مع معلمات قابلة للتخصيص، مما يساعدك على فهم الأنماط والسلوكيات الأساسية لهذه العلاقات الرياضية المهمة. سواء كنت طالبًا يتعلم المثلثات، أو معلمًا يدرس المفاهيم الرياضية، أو محترفًا يعمل مع الظواهر الدورية، يوفر لك هذا الأداة الرسومية الواضحة تمثيلًا بصريًا للدوال المثلثية.
يركز رسام الدالة المثلثية البسيط لدينا على الدوال المثلثية الثلاثة الرئيسية: الجيب، وجيب التمام، والظل. يمكنك بسهولة ضبط معلمات مثل السعة، والتردد، والانزياح الطوري لاستكشاف كيفية تأثير هذه التعديلات على الرسم الناتج. تجعل الواجهة البديهية الأداة متاحة للمستخدمين على جميع المستويات، من المبتدئين إلى الرياضيين المتقدمين.
الدوال المثلثية هي علاقات رياضية أساسية تصف نسب جوانب مثلث قائم الزاوية أو العلاقة بين زاوية ونقطة على دائرة الوحدة. هذه الدوال دورية، مما يعني أنها تعيد قيمها على فترات منتظمة، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص لنمذجة الظواهر الدورية.
تمثل دالة الجيب، التي يرمز لها بـ ، نسبة الجانب المقابل إلى الوتر في مثلث قائم الزاوية. على دائرة الوحدة، تمثل الإحداثي y لنقطة على الدائرة عند الزاوية x.
تأخذ دالة الجيب القياسية الشكل:
تشمل خصائصها الرئيسية:
تمثل دالة جيب التمام، التي يرمز لها بـ ، نسبة الجانب المجاور إلى الوتر في مثلث قائم الزاوية. على دائرة الوحدة، تمثل الإحداثي x لنقطة على الدائرة عند الزاوية x.
تأخذ دالة جيب التمام القياسية الشكل:
تشمل خصائصها الرئيسية:
تمثل دالة الظل، التي يرمز لها بـ ، نسبة الجانب المقابل إلى الجانب المجاور في مثلث قائم الزاوية. يمكن أيضًا تعريفها كنسبة الجيب إلى جيب التمام.
تأخذ دالة الظل القياسية الشكل:
تشمل خصائصها الرئيسية:
يمكنك تعديل الدوال المثلثية الأساسية عن طريق ضبط معلمات مثل السعة، والتردد، والانزياح الطوري. الشكل العام هو:
حيث:
تنطبق تعديلات مماثلة على دوال جيب التمام والظل.
يوفر رسام الدالة المثلثية البسيط لدينا واجهة بديهية لتصور الدوال المثلثية. اتبع هذه الخطوات لإنشاء وتخصيص الرسوم الخاصة بك:
اختر دالة: اختر من الجيب (sin)، جيب التمام (cos)، أو الظل (tan) باستخدام قائمة السحب.
ضبط المعلمات:
عرض الرسم: يتم تحديث الرسم في الوقت الفعلي أثناء ضبط المعلمات، مما يظهر تمثيلًا واضحًا لدالتك المختارة.
تحليل النقاط الرئيسية: لاحظ كيف تتصرف الدالة عند النقاط الحرجة مثل x = 0، π/2، π، إلخ.
نسخ الصيغة: استخدم زر النسخ لحفظ صيغة الدالة الحالية للرجوع إليها أو لاستخدامها في تطبيقات أخرى.
يستخدم رسام الدالة المثلثية الصيغ التالية لحساب وعرض الرسوم:
حيث:
حيث:
حيث:
لدالة الجيب مع السعة = 2، التردد = 3، والانزياح الطوري = π/4:
لحساب القيمة عند x = π/6:
تتمتع الدوال المثلثية بالعديد من التطبيقات عبر مجالات مختلفة. إليك بعض حالات الاستخدام الشائعة لرسام الدالة المثلثية لدينا:
يمكن نمذجة موجات الصوت باستخدام دوال الجيب. بالنسبة لنغمة نقية بتردد f (بالهرتز)، يمكن تمثيل ضغط الهواء p عند الزمن t كالتالي:
باستخدام رسامنا، يمكنك ضبط:
بينما يركز رسام الدالة المثلثية البسيط لدينا على الدوال الأساسية وتعديلاتاتها، هناك طرق وأدوات بديلة لمهام مشابهة:
تقدم الآلات الحاسبة المتقدمة والبرامج مثل Desmos وGeoGebra وMathematica المزيد من الميزات، بما في ذلك:
للدوال الدورية الأكثر تعقيدًا، تعبر سلسلة فورييه عنها كمجموع من مصطلحات الجيب وجيب التمام:
هذا النهج مفيد بشكل خاص في:
في الهندسة الكهربائية، غالبًا ما يتم تمثيل الدوال الجيبية كفازورات (متجهات دوارة) لتبسيط الحسابات المتعلقة بالفروق الطورية.
الميزة | رسام الدالة المثلثية البسيط | الآلات الحاسبة المتقدمة | تحليل فورييه | طريقة الفازور |
---|---|---|---|---|
سهولة الاستخدام | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ |
الوضوح البصري | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
القوة الرياضية | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★☆☆ |
منحنى التعلم | الحد الأدنى | المعتدل | شديد | المعتدل |
الأفضل لـ | الفهم الأساسي | التحليل التفصيلي | الأنماط المعقدة | الدوائر المتناوبة |
يمتد تطوير الدوال المثلثية وتمثيلها الرسومي لآلاف السنين، متطورًا من التطبيقات العملية إلى نظرية رياضية متطورة.
بدأت المثلثات مع الاحتياجات العملية للفلك، والملاحة، والمسح في الحضارات القديمة:
يعد تصور الدوال المثلثية كرسوم بيانية مستمرة تطورًا حديثًا نسبيًا:
الدوال المثلثية هي دوال رياضية تربط زوايا مثلث بنسب أطوال جوانبه. الدوال المثلثية الأساسية هي الجيب، وجيب التمام، والظل، مع معكوساتها وهي الجيب المعكوس، وجيب التمام المعكوس، والظل المعكوس. هذه الدوال أساسية في الرياضيات ولها العديد من التطبيقات في الفيزياء، والهندسة، ومجالات أخرى.
يساعد تصور الدوال المثلثية في فهم سلوكها، ودوريتها، وخصائصها الرئيسية. تجعل الرسوم البيانية من السهل تحديد الأنماط، والصفر، والحد الأقصى، والحد الأدنى، والخطوط العمودية. هذا الفهم البصري ضروري لتطبيقات تحليل الموجات، ومعالجة الإشارات، ونمذجة الظواهر الدورية.
تتحكم معلمة السعة في ارتفاع الرسم. بالنسبة للجيب وجيب التمام، تحدد مدى امتداد المنحنى فوق وتحت المحور السيني. تخلق السعة الأكبر قممًا أعلى وأودية أعمق. على سبيل المثال، ستحتوي على قمم عند y=2 وأودية عند y=-2، مقارنةً بـ التي تحتوي على قمم عند y=1 وأودية عند y=-1.
تحدد معلمة التردد عدد الدورات التي تحدث داخل فترة معينة. القيم الأعلى للتردد تضغط الرسم أفقيًا، مما يؤدي إلى مزيد من الدورات. على سبيل المثال، تكمل دورتين كاملتين في الفترة ، بينما تكمل دورة واحدة فقط في نفس الفترة.
تقوم معلمة الانزياح الطوري بتحريك الرسم أفقيًا. ينقل الانزياح الطوري الإيجابي الرسم إلى اليسار، بينما ينقل الانزياح الطوري السلبي الرسم إلى اليمين. على سبيل المثال، يحول منحنى الجيب القياسي إلى اليسار بمقدار وحدة، مما يجعله يبدو مثل منحنى جيب التمام.
تمثل الخطوط العمودية في رسم دالة الظل الخطوط العمودية، التي تحدث عند النقاط التي تكون فيها الدالة غير معرفة. رياضيًا، تُعرف الظل بأنها ، لذا عند القيم التي تكون فيها (مثل ، إلخ)، تقترب دالة الظل من اللانهاية، مما يخلق هذه الخطوط العمودية.
الراديان والدرجات هما طريقتان لقياس الزوايا. الدائرة الكاملة هي 360 درجة أو راديان. تُفضل الراديانات غالبًا في التحليل الرياضي لأنها تبسط العديد من الصيغ. يستخدم رسامنا الراديانات لقيم المحور السيني، حيث يمثل تقريبًا 3.14159.
يركز رسام الدالة المثلثية البسيط لدينا على الوضوح وسهولة الاستخدام، لذلك يعرض دالة واحدة في كل مرة. يساعد هذا المبتدئين على فهم سلوك كل دالة دون ارتباك. لمقارنة دوال متعددة، قد ترغب في استخدام أدوات رسم أكثر تقدمًا مثل Desmos أو GeoGebra.
يستخدم الرسام دوال رياضية قياسية في JavaScript وD3.js للتصور، مما يوفر دقة كافية للاستخدام التعليمي والعام. بالنسبة للتطبيقات العلمية أو الهندسية الدقيقة للغاية، قد تكون البرامج المتخصصة أكثر ملاءمة.
حاليًا، يمكنك نسخ صيغة الدالة باستخدام زر "نسخ". بينما لم يتم تنفيذ حفظ الصورة مباشرة، يمكنك استخدام وظيفة لقطة الشاشة على جهازك لالتقاط ومشاركة الرسم.
إليك أمثلة في لغات برمجة مختلفة توضح كيفية حساب والعمل مع الدوال المثلثية:
1// مثال JavaScript لحساب ورسم دالة الجيب
2function calculateSinePoints(amplitude, frequency, phaseShift, start, end, steps) {
3 const points = [];
4 const stepSize = (end - start) / steps;
5
6 for (let i = 0; i <= steps; i++) {
7 const x = start + i * stepSize;
8 const y = amplitude * Math.sin(frequency * x + phaseShift);
9 points.push({ x, y });
10 }
11
12 return points;
13}
14
15// مثال للاستخدام:
16const sinePoints = calculateSinePoints(2, 3, Math.PI/4, -Math.PI, Math.PI, 100);
17console.log(sinePoints);
18
1# مثال Python مع matplotlib لتصور الدوال المثلثية
2import numpy as np
3import matplotlib.pyplot as plt
4
5def plot_trig_function(func_type, amplitude, frequency, phase_shift):
6 # إنشاء قيم x
7 x = np.linspace(-2*np.pi, 2*np.pi, 1000)
8
9 # حساب قيم y بناءً على نوع الدالة
10 if func_type == 'sin':
11 y = amplitude * np.sin(frequency * x + phase_shift)
12 title = f"f(x) = {amplitude} sin({frequency}x + {phase_shift})"
13 elif func_type == 'cos':
14 y = amplitude * np.cos(frequency * x + phase_shift)
15 title = f"f(x) = {amplitude} cos({frequency}x + {phase_shift})"
16 elif func_type == 'tan':
17 y = amplitude * np.tan(frequency * x + phase_shift)
18 # تصفية القيم اللانهائية لتحسين التصور
19 y = np.where(np.abs(y) > 10, np.nan, y)
20 title = f"f(x) = {amplitude} tan({frequency}x + {phase_shift})"
21
22 # إنشاء الرسم
23 plt.figure(figsize=(10, 6))
24 plt.plot(x, y)
25 plt.grid(True)
26 plt.axhline(y=0, color='k', linestyle='-', alpha=0.3)
27 plt.axvline(x=0, color='k', linestyle='-', alpha=0.3)
28 plt.title(title)
29 plt.xlabel('x')
30 plt.ylabel('f(x)')
31
32 # إضافة نقاط خاصة للمحور السيني
33 special_points = [-2*np.pi, -3*np.pi/2, -np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi, 3*np.pi/2, 2*np.pi]
34 special_labels = ['-2π', '-3π/2', '-π', '-π/2', '0', 'π/2', 'π', '3π/2', '2π']
35 plt.xticks(special_points, special_labels)
36
37 plt.ylim(-5, 5) # تحديد المحور الصادي لتحسين التصور
38 plt.show()
39
40# مثال للاستخدام:
41plot_trig_function('sin', 2, 1, 0) # رسم f(x) = 2 sin(x)
42
1// مثال Java لحساب قيم الدوال المثلثية
2import java.util.ArrayList;
3import java.util.List;
4
5public class TrigonometricCalculator {
6
7 public static class Point {
8 public double x;
9 public double y;
10
11 public Point(double x, double y) {
12 this.x = x;
13 this.y = y;
14 }
15
16 @Override
17 public String toString() {
18 return "(" + x + ", " + y + ")";
19 }
20 }
21
22 public static List<Point> calculateCosinePoints(
23 double amplitude,
24 double frequency,
25 double phaseShift,
26 double start,
27 double end,
28 int steps) {
29
30 List<Point> points = new ArrayList<>();
31 double stepSize = (end - start) / steps;
32
33 for (int i = 0; i <= steps; i++) {
34 double x = start + i * stepSize;
35 double y = amplitude * Math.cos(frequency * x + phaseShift);
36 points.add(new Point(x, y));
37 }
38
39 return points;
40 }
41
42 public static void main(String[] args) {
43 // حساب النقاط لـ f(x) = 2 cos(3x + π/4)
44 List<Point> cosinePoints = calculateCosinePoints(
45 2.0, // السعة
46 3.0, // التردد
47 Math.PI/4, // الانزياح الطوري
48 -Math.PI, // البداية
49 Math.PI, // النهاية
50 100 // الخطوات
51 );
52
53 // طباعة أول خمس نقاط
54 System.out.println("أول 5 نقاط لـ f(x) = 2 cos(3x + π/4):");
55 for (int i = 0; i < 5 && i < cosinePoints.size(); i++) {
56 System.out.println(cosinePoints.get(i));
57 }
58 }
59}
60
1' دالة VBA في Excel لحساب قيم الجيب
2Function SineValue(x As Double, amplitude As Double, frequency As Double, phaseShift As Double) As Double
3 SineValue = amplitude * Sin(frequency * x + phaseShift)
4End Function
5
6' صيغة Excel لدالة الجيب (في الخلية)
7' =A2*SIN(B2*C2+D2)
8' حيث A2 هي السعة، B2 هو التردد، C2 هي قيمة x، وD2 هو الانزياح الطوري
9
1// تنفيذ C لحساب قيم دالة الظل
2#include <stdio.h>
3#include <math.h>
4
5// دالة لحساب الظل مع المعلمات
6double parameterizedTangent(double x, double amplitude, double frequency, double phaseShift) {
7 double angle = frequency * x + phaseShift;
8
9 // تحقق من النقاط غير المعرفة (حيث cos = 0)
10 double cosValue = cos(angle);
11 if (fabs(cosValue) < 1e-10) {
12 return NAN; // ليس رقمًا بالنسبة للنقاط غير المعرفة
13 }
14
15 return amplitude * tan(angle);
16}
17
18int main() {
19 double amplitude = 1.0;
20 double frequency = 2.0;
21 double phaseShift = 0.0;
22
23 printf("x\t\tf(x) = %g tan(%gx + %g)\n", amplitude, frequency, phaseShift);
24 printf("----------------------------------------\n");
25
26 // طباعة القيم من -π إلى π
27 for (double x = -M_PI; x <= M_PI; x += M_PI/8) {
28 double y = parameterizedTangent(x, amplitude, frequency, phaseShift);
29
30 if (isnan(y)) {
31 printf("%g\t\tغير معرف (خط عمودي)\n", x);
32 } else {
33 printf("%g\t\t%g\n", x, y);
34 }
35 }
36
37 return 0;
38}
39
Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "دليل الدوال الرياضية مع الصيغ، والرسوم البيانية، والجداول الرياضية"، الطبعة التاسعة. نيويورك: Dover، 1972.
Gelfand, I. M.، وFomin, S. V. "حساب المتغيرات." Courier Corporation، 2000.
Kreyszig, E. "الرياضيات الهندسية المتقدمة"، الطبعة العاشرة. John Wiley & Sons، 2011.
Bostock, M.، وOgievetsky, V.، وHeer, J. "D3: الوثائق المدفوعة بالبيانات." IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics، 17(12)، 2301-2309، 2011. https://d3js.org/
"الدوال المثلثية." أكاديمية خان، https://www.khanacademy.org/math/trigonometry/trigonometry-right-triangles/intro-to-the-trig-ratios/a/trigonometric-functions. تم الوصول إليه في 3 أغسطس 2023.
"تاريخ المثلثات." أرشيف تاريخ الرياضيات MacTutor، جامعة سانت أندروز، اسكتلندا. https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Trigonometric_functions/. تم الوصول إليه في 3 أغسطس 2023.
Maor, E. "مسرات مثلثية." مطبعة جامعة برينستون، 2013.
تصور جمال وقوة الدوال المثلثية مع رسامنا البسيط والبديهي. اضبط المعلمات في الوقت الفعلي لترى كيف تؤثر على الرسم وعمق فهمك لهذه العلاقات الرياضية الأساسية. سواء كنت تدرس لامتحان، أو تعلم فصلًا، أو تستكشف ببساطة عالم الرياضيات الرائع، يوفر لك رسام الدالة المثلثية لدينا نافذة واضحة على سلوك دوال الجيب وجيب التمام والظل.
ابدأ الرسم الآن واكتشف الأنماط التي تربط الرياضيات بإيقاعات عالمنا الطبيعي!
اكتشف المزيد من الأدوات التي قد تكون مفيدة لسير عملك