Gegeven is een functie .
De functie is
periodiek met periode als:
bij twee -waarden die verschillen precies dezelfde -waarden horen,
er geen kleiner positief getal dan is met deze eigenschap.
Als een periodieke functie is met periode
,
dan geldt voor elk getal :
Als je een formule kent om te berekenen voor waarden van in een zeker interval van lengte , dan kun je berekenen voor elke waarde van .
Als een cirkel met constante snelheid doorlopen wordt, spreekt men van een
harmonische beweging.
De grafiek van de hoogte is dan een
sinusoïde.
De gemiddelde hoogte van de golf noemen we de
evenwichtswaarde, het verschil tussen de maximale en gemiddelde hoogte noemen we de
amplitude.
De "moeder" van alle periodieke bewegingen is de standaard cirkelbeweging.
De standaard cirkelbeweging ontstaat als een kogeltje als volgt in een cirkelvormige baan draait:
de straal van de baan is cm;
het middelpunt is ;
het kogeltje draait in positieve richting (de 'tegenklokrichting', ofwel linksom);
de snelheid is cm/s: het kogeltje legt elke seconde een afstand van cm af langs de cirkel;
op tijdstip is het kogeltje in .
De bijbehorende baan is de eenheidscirkel.
|
de tweede coördinaat van de plaats waar het kogeltje is op tijdstip ; |
|
de eerste coördinaat van de plaats waar het kogeltje is op tijdstip . |
De amplitude is , de evenwichtswaarde en de periode .
De grootte van een hoek kun je behalve in graden ook meten in
radialen.
Je meet de lengte van de boog die de benen van de hoek van de eenheidscirkel afsnijden.
Hoeveel stralen deze booglengte lang is, is de hoek gemeten in radialen, afgekort rad.
komt overeen met radialen.
graden |
|||||||||
rad |
Voor hoeken die een veelvoud zijn van
en
weet je de exacte waarde van sin en cos. Zie tabel voor hoeken in het eerste kwadrant.
Voor andere hoeken bepaal je de waarde met de symmetrie van de grafieken van sin en cos, of met behulp van de eenheidscirkel.
hoek in rad | |||||
sin | |||||
cos |
De grafiek van schommelt keer zo snel als de grafiek van . De periode is .
De sinusoïde
ontstaat uit de golf
door deze eenheden naar rechts te verschuiven.
Als een negatief getal is, betekent dat een verschuiving naar links.
Voor de sinusoïde geldt:
De evenwichtswaarde is ;
De amplitude is ;
De periode is ;
Als gaat de grafiek gaat bij
stijgend door de evenwichtsstand.
Als , dan gaat de grafiek bij
dalend door de evenwichtsstand.
Voor de grafiek van
geldt hetzelfde voor de evenwichtswaarde, amplitude en periode.
Als gaat de grafiek gaat bij door een maximum.
Als , dan gaat de grafiek bij door een minimum.
Oplossen vergelijkingen:
Dan geeft de GR (met ):
Vanwege de symmetrie is de algemene oplossing:
of
.
Dan geeft de GR (met ):
Vanwege de symmetrie is de algemene oplossing:
of
.
Hierin kan elke gehele waarde aannemen (positief én negatief).
Symmetrie van sin en cos in beeld:
Oplossen van de vergelijkingen:
Het berekenen van de twee opvolgende oplossingen van zo'n vergelijking mag vaak met de GR, met de optie intersect.
Een algebraïsche aanpak illustreren we hieronder met twee uitgewerkte voorbeelden naast elkaar:
|
|
Noem , |
Noem , |
dus |
dus |
|
|
Met : |
Met : |
De andere oplossing met symmetrie |
De andere oplossing met symmetrie |
van de sinusgrafiek: |
van de cosinusgrafiek: |
|
|
of |
of |
of |
of |
De periode is |
De periode is |
Dus alle oplossingen: |
Dus alle oplossingen: |
of |
of |