Kergesti visualiseeri siinus-, koosinus- ja tangentsifunktsioone, kohandades amplituudi, sageduse ja faasi nihke parameetreid selles interaktiivses joonistajas.
Trigonometriliste funktsioonide joonistaja on oluline tööriist siinus-, kosinus-, tangentsi- ja muude trigonometriliste funktsioonide visualiseerimiseks. See interaktiivne joonistaja võimaldab teil joonistada standardseid trigonometrilisi funktsioone kohandatavate parameetritega, aidates teil mõista nende oluliste matemaatiliste seoste põhistruktuure ja käitumist. Olenemata sellest, kas olete õpilane, kes õpib trigonometria, õpetaja, kes õpetab matemaatilisi mõisteid, või professionaal, kes töötab perioodiliste nähtustega, pakub see lihtne joonistustööriist selget visuaalset esindust trigonometrilistest funktsioonidest.
Meie lihtne trigonometriliste funktsioonide joonistaja keskendub kolmele peamisele trigonometrilisele funktsioonile: siinus, kosinus ja tangens. Saate lihtsalt kohandada parameetreid nagu amplituud, sagedus ja faasisiire, et uurida, kuidas need muudatused mõjutavad tulemust. Intuitiivne liides muudab selle kergesti ligipääsetavaks kasutajatele igas tasemes, alates algajatest kuni edasijõudnuteni.
Trigonometrilised funktsioonid on fundamentaalsed matemaatilised seosed, mis kirjeldavad parempoolse kolmnurga külgede suhteid või nurga ja punkti suhe ühtses ringis. Need funktsioonid on perioodilised, mis tähendab, et nad kordavad oma väärtusi regulaarsete intervallide järel, mistõttu on need eriti kasulikud tsükliliste nähtuste modelleerimisel.
Siinusfunktsioon, tähistatud kui , esindab vastaskülje suhet hüpotenuusi suhtes parempoolses kolmnurgas. Ühtses ringis esindab see punkti y-koordinaati ringil nurgaga x.
Standardne siinusfunktsioon on kujul:
Selle peamised omadused on:
Kosinusfunktsioon, tähistatud kui , esindab külgseina suhet hüpotenuusi suhtes parempoolses kolmnurgas. Ühtses ringis esindab see punkti x-koordinaati ringil nurgaga x.
Standardne kosinusfunktsioon on kujul:
Selle peamised omadused on:
Tangentsifunktsioon, tähistatud kui , esindab vastaskülje suhet külgseina suhtes parempoolses kolmnurgas. Seda saab ka määratleda kui siinus ja kosinus suhet.
Standardne tangentsifunktsioon on kujul:
Selle peamised omadused on:
Saate muuta põhilisi trigonometrilisi funktsioone, kohandades parameetreid nagu amplituud, sagedus ja faasisiire. Üldine kuju on:
Kus:
Sarnased muudatused kehtivad ka kosinus- ja tangentsifunktsioonide kohta.
Meie lihtne trigonometriliste funktsioonide joonistaja pakub intuitiivset liidest trigonometriliste funktsioonide visualiseerimiseks. Järgige neid samme, et luua ja kohandada oma graafikuid:
Valige funktsioon: Valige rippmenüüst siinus (sin), kosinus (cos) või tangens (tan).
Kohandage parameetreid:
Vaadake graafi: Graaf uuendab reaalajas, kui kohandate parameetreid, näidates selget visualiseerimist teie valitud funktsioonist.
Analüüsige võtme punkte: Vaadake, kuidas funktsioon käitub kriitilistes punktides, nagu x = 0, π/2, π jne.
Kopeerige valem: Kasutage kopeerimisnuppu, et salvestada praegune funktsiooni valem viidatud või muudes rakendustes kasutamiseks.
Trigonometriliste funktsioonide joonistaja kasutab järgmisi valemeid graafikute arvutamiseks ja kuvamiseks:
Kus:
Kus:
Kus:
Siinusfunktsiooni jaoks, mille amplituud = 2, sagedus = 3 ja faasisiire = π/4:
x = π/6 korral arvutamiseks:
Trigonometrilised funktsioonid omavad mitmeid rakendusi erinevates valdkondades. Siin on mõned levinud kasutusalad meie trigonometriliste funktsioonide joonistaja jaoks:
Helilaineid saab modelleerida siinusfunktsioonide abil. Puhta tooni korral sagedusega f (Hz) võib õhurõhk p aja t jooksul esitada järgmiselt:
Kasutades meie joonistajat, saaksite seada:
Kuigi meie lihtne trigonometriliste funktsioonide joonistaja keskendub põhilistele funktsioonidele ja nende muudatustele, on sarnaste ülesannete täitmiseks alternatiivseid lähenemisviise ja tööriistu:
Professionaalsed joonistamisarvutid ja tarkvara nagu Desmos, GeoGebra või Mathematica pakuvad rohkem funktsioone, sealhulgas:
Keerukamate perioodiliste funktsioonide jaoks väljendab Fourier' seeria neid siinus- ja kosinusliikmete summadena:
See lähenemine on eriti kasulik:
Elektriinseneriteaduses esitatakse siinusfunktsioonid sageli faasoritena (pöörlevad vektorid), et lihtsustada arvutusi, mis hõlmavad faasierinevusi.
Omadus | Lihtne trigooniline joonistaja | Edasijõudnud arvutid | Fourier' analüüs | Faasori meetod |
---|---|---|---|---|
Kasutamise lihtsus | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ |
Visuaalne selgus | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
Matemaatiline jõud | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★☆☆ |
Õppimiskõver | Miinimum | Mõõdukas | Järsk | Mõõdukas |
Parim | Põhialuste mõistmine | Üksikasjalik analüüs | Keerulised mustrid | AC ahelad |
Trigonometriliste funktsioonide ja nende graafilise esinduse areng ulatub tuhandeid aastaid tagasi, arenedes praktilistest rakendustest keerukate matemaatiliste teooriateni.
Trigonometria sai alguse astronoomia, navigatsiooni ja maamõõtmise praktilistest vajadustest iidsetes tsivilisatsioonides:
Trigonometriliste funktsioonide visualiseerimine pidevate graafikutena on suhteliselt hiline areng:
Trigonometrilised funktsioonid on matemaatilised funktsioonid, mis seovad kolmnurga nurgad külgede pikkuste suhetega. Peamised trigonometrilised funktsioonid on siinus, kosinus ja tangens, mille vastandid on kosekants, sekants ja kootangents. Need funktsioonid on fundamentaalsed matemaatikas ja neil on mitmeid rakendusi füüsikas, inseneriteaduses ja muudes valdkondades.
Trigonometriliste funktsioonide visualiseerimine aitab mõista nende käitumist, perioodilisust ja võtmeomadusi. Graafikud muudavad mustrite, nullide, maksimaalsete, minimaalsete ja asümptootide tuvastamise lihtsamaks. See visuaalne arusaam on hädavajalik lainete analüüsis, signaalitöötluses ja perioodiliste nähtuste modelleerimisel.
Amplituudi parameeter kontrollib graafi kõrgust. Siinus- ja kosinusfunktsioonide puhul määrab see, kui kaugele kõver ulatub x-teljest üles ja alla. Suurem amplituud loob kõrgemaid tippe ja sügavamaid orgusid. Näiteks omab tippe y=2 juures ja orgusid y=-2 juures, võrreldes standardse -ga, mille tipud on y=1 ja orgud y=-1.
Sageduse parameeter määrab, kui palju tsükleid funktsioon toimub antud intervallis. Kõrgemad sagedusväärtused kokkusurutakse graafi horisontaalselt, luues rohkem tsükleid. Näiteks, lõpetab kaks täis tsüklit intervallis , samas kui lõpetab samas intervallis ainult ühe tsükli.
Faasisiirde parameeter liigutab graafi horisontaalselt. Positiivne faasisiire liigutab graafi vasakule, samas kui negatiivne faasisiire liigutab seda paremale. Näiteks, siirdab standardse siinusgraafi vasakule π/2 ühiku võrra, muutes selle näiliselt kosinusgraafiks.
Tangentsifunktsiooni graafikutes esindavad vertikaalsed jooned asümptoot, mis esinevad punktides, kus funktsioon on määramata. Matemaatiliselt on tangents määratletud kui , seega väärtustes, kus (nt jne), läheneb tangentsifunktsioon lõpmatusele, luues need vertikaalsed asümptood.
Radiaanid ja kraadid on kaks nurga mõõtmise viisi. Täisring on 360 kraadi või radiaani. Radiansid on sageli eelistatud matemaatilises analüüsis, kuna need lihtsustavad paljusid valemeid. Meie joonistaja kasutab x-telje väärtustes radiaane, kus π esindab ligikaudu 3.14159.
Meie lihtne trigonometriliste funktsioonide joonistaja keskendub selgusele ja kasutusmugavusele, seega kuvab see korraga ainult ühte funktsiooni. See aitab algajatel mõista iga funktsiooni käitumist ilma segaduseta. Mitme funktsiooni võrdlemiseks võiksite kasutada edasijõudnud joonistamisvahendeid nagu Desmos või GeoGebra.
Joonistaja kasutab standardseid JavaScripti matemaatilisi funktsioone ja D3.js visualiseerimiseks, pakkudes täpsust, mis on piisav hariduslikuks ja üldiseks kasutamiseks. Äärmiselt täpsete teaduslike või insenerirakenduste jaoks võivad spetsialiseeritud tarkvarad olla sobivamad.
Praegu saate kopeerida funktsiooni valemi, kasutades "Kopeeri" nuppu. Kuigi otsest pildi salvestamist ei ole rakendatud, saate kasutada oma seadme ekraanipildi funktsiooni, et jäädvustada ja jagada graafikut.
Siin on näited erinevates programmeerimiskeeltes, mis demonstreerivad, kuidas arvutada ja töötada trigonometriliste funktsioonidega:
1// JavaScripti näide siinusfunktsiooni arvutamiseks ja joonistamiseks
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// Näide kasutamisest:
16const sinePoints = calculateSinePoints(2, 3, Math.PI/4, -Math.PI, Math.PI, 100);
17console.log(sinePoints);
18
1# Pythoni näide matplotlibiga trigonometriliste funktsioonide visualiseerimiseks
2import numpy as np
3import matplotlib.pyplot as plt
4
5def plot_trig_function(func_type, amplitude, frequency, phase_shift):
6 # Looge x väärtused
7 x = np.linspace(-2*np.pi, 2*np.pi, 1000)
8
9 # Arvutage y väärtused funktsiooni tüübi põhjal
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 # Filtreerige välja lõpmatud väärtused parema visualiseerimise jaoks
19 y = np.where(np.abs(y) > 10, np.nan, y)
20 title = f"f(x) = {amplitude} tan({frequency}x + {phase_shift})"
21
22 # Looge joonis
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 # Lisage spetsiaalsed punktid x-telje jaoks
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) # Piirake y-telge parema visualiseerimise jaoks
38 plt.show()
39
40# Näide kasutamisest:
41plot_trig_function('sin', 2, 1, 0) # Joonistage f(x) = 2 sin(x)
42
1// Java näide trigonometriliste väärtuste arvutamiseks
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 // Arvutage punktid f(x) = 2 cos(3x + π/4) jaoks
44 List<Point> cosinePoints = calculateCosinePoints(
45 2.0, // amplituud
46 3.0, // sagedus
47 Math.PI/4, // faasisiire
48 -Math.PI, // algus
49 Math.PI, // lõpp
50 100 // sammud
51 );
52
53 // Prindi esimesed punktid
54 System.out.println("Esimesed 5 punkti f(x) = 2 cos(3x + π/4) jaoks:");
55 for (int i = 0; i < 5 && i < cosinePoints.size(); i++) {
56 System.out.println(cosinePoints.get(i));
57 }
58 }
59}
60
1' Exceli VBA funktsioon siinusväärtuste arvutamiseks
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' Exceli valem siinusfunktsiooni jaoks (rakenduses)
7' =A2*SIN(B2*C2+D2)
8' Kus A2 on amplituud, B2 on sagedus, C2 on x väärtus ja D2 on faasisiire
9
1// C teostus tangentsifunktsiooni väärtuste arvutamiseks
2#include <stdio.h>
3#include <math.h>
4
5// Funktsioon parameetritega tangentsi arvutamiseks
6double parameterizedTangent(double x, double amplitude, double frequency, double phaseShift) {
7 double angle = frequency * x + phaseShift;
8
9 // Kontrollige määramatute punktide olemasolu (kus cos = 0)
10 double cosValue = cos(angle);
11 if (fabs(cosValue) < 1e-10) {
12 return NAN; // Mitte number määramatute punktide jaoks
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 // Prindi väärtused vahemikus -π kuni 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\tMääramata (asümptoot)\n", x);
32 } else {
33 printf("%g\t\t%g\n", x, y);
34 }
35 }
36
37 return 0;
38}
39
Abramowitz, M. ja Stegun, I. A. (Eds.). "Matemaatiliste funktsioonide käsiraamat valemitega, graafikute ja matemaatiliste tabelitega," 9. trükk. New York: Dover, 1972.
Gelfand, I. M., ja Fomin, S. V. "Variatsioonide kalkulus." Courier Corporation, 2000.
Kreyszig, E. "Edasijõudnud insenerimatemaatika," 10. väljaanne. John Wiley & Sons, 2011.
Bostock, M., Ogievetsky, V., ja Heer, J. "D3: Andmete juhitud dokumendid." IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 17(12), 2301-2309, 2011. https://d3js.org/
"Trigonometrilised funktsioonid." Khan Academy, https://www.khanacademy.org/math/trigonometry/trigonometry-right-triangles/intro-to-the-trig-ratios/a/trigonometric-functions. Juurdepääs 3. aug 2023.
"Trigonometria ajalugu." MacTutori matemaatika ajaloo arhiiv, St Andrews'i ülikool, Šotimaa. https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Trigonometric_functions/. Juurdepääs 3. aug 2023.
Maor, E. "Trigonometrilised rõõmud." Princeton University Press, 2013.
Visualiseerige trigonometriliste funktsioonide ilu ja jõud meie lihtsa, intuitiivse joonistajaga. Kohandage parameetreid reaalajas, et näha, kuidas need mõjutavad graafi ja süvendada oma arusaamist nendest fundamentaalsetest matemaatilistest seostest. Olenemata sellest, kas valmistute eksamiks, õpetate klassi või lihtsalt uurite matemaatika põnevat maailma, pakub meie trigonometriliste funktsioonide joonistaja selget akent siinus-, kosinus- ja tangentsifunktsioonide käitumisse.
Alustage joonistamist nüüd ja avastage mustrid, mis seovad matemaatikat meie loodusmaailma rütmidega!
Avasta rohkem tööriistu, mis võivad olla kasulikud teie töövoos