Teknisk Gymnasium, Køge Matematik B Øvelsesopgaver 020212

Trigonometriske funktioner - Svingninger

Alle (reelle) svingninger i tidsdomænet kan beskrives på formen;



Hvor det gælder at;

  • A er amplitude; multiplikationsfaktor
  • ω er vinkelfrekvens;, hvor frekvensen er
  • φ er faseforskydning langs 1.aksen
  • c er en konstant; forskydning langs 2.aksen


Øvelsesopgave

For flg. funktioner skal inden for Dm(f) = [0;2π] beskrives;

  • En grafisk skitse af forløbet i koordinatsystem
  • Svingningstiden
  • Begyndelsespunkt, f(0)
  • Maximum med tilhørende t-værdi(er), evt. i form af punkt-koordinater
  • Minimum med tilhørende t-værdi(er), evt. i form af punkt-koordinater

Funktionerne er givet ved;


Som eksempel vises her løsning af f1(t) = Cos(t):

For at få den til at passe på den generelle form (øverst på siden), indsætter jeg de ”stumme” konstanter:

Dette vil sige at funktionen har amplituden lig 1, vinkelfrekvensen lig 1, faseforskydningen lig 0 samt den vertikale forskydningskonstant c lig 0
Ved at kigge på enhedscirklen kan der findes nogle fornuftige støttepunkter til et ”sildeben” uden brug af lommeregneren:

 

t Cos(t)
0 1
π/4 √½
π/3 ½
π/2 0
2π/3
3π/4 -√½
π -1
5π/4 -√½
4π/3
3π/2 0
5π/3 ½
7π/4 √½
1


Hermed kan en graf for funktionen skitseres:

Svingningstiden findes ved;

Begyndelsepunktet findes ved at indsætte t = 0 i funktionen; Derfor kan begyndelsespunktet udtrykkes ved; (0,1)
Da amplituden er lig 1, må maximum og minimum være hhv. +1 og -1, hvilket de er når cos(t) er lig +1 hhv. -1. Max. punkterne kan udtrykkes ved; (0,1) og (2π,1) Min. punktet kan udtrykkes ved; (π,-1)

Alle ovenstående ”beregninger” kan konfirmeres ved at betragte grafen for funktionen.


© Jakob Gudmandsen