میدانیم دوره تناوب تابع $f(x) = \sin x$ (و $f(x) = \cos x$) برابر $2\pi$ و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع به ترتیب $1$ و $-1$ است. در ادامه میخواهیم با بررسی نمودارهای داده شده، تأثیر ضریب $a$ در تابع $f(x) = a \sin x$ بر دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع بررسی نماییم.
حل تمرین فعالیت صفحه 32 ریاضی دوازدهم
این بخش مقدمهای برای بررسی تأثیر ضریب $a$ (دامنه نوسان) بر روی توابع مثلثاتی $y = a \sin x$ است.
تابع مادر $y = \sin x$:
* **دوره تناوب ($T$):** $2\pi$
* **مقدار ماکزیمم:** $1$
* **مقدار مینیمم:** $-1$
همانطور که در ادامه بررسی میشود، ضریب $a$ تنها بر روی مقادیر ماکزیمم و مینیمم (یعنی برد تابع) تأثیر میگذارد و باعث کشیدگی یا فشردگی عمودی نمودار میشود، اما **دوره تناوب** را تغییر نمیدهد.
با توجه به نمودارهای فوق دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع $y = a \sin x$ را مشخص نمایید.
حل تمرین 2 صفحه 32 ریاضی دوازدهم
با توجه به نمودارهای رسم شده برای توابع $y = a \sin x$، جدول زیر را تکمیل میکنیم. طول هر سیکل کامل نمودار در تمام حالات $2\pi$ باقی میماند، اما دامنه نوسان (فاصله بین ماکزیمم و مینیمم) تغییر میکند.
| تابع | نمودار تابع | ماکزیمم | مینیمم | دوره تناوب (T) |
|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|
| $y = \sin x$ (آبی) | | $1$ | $-1$ | $2\pi$ |
| $y = 2\sin x$ (صورتی) | | $2$ | $-2$ | $2\pi$ |
| $y = -2\sin x$ (سبز) | | $2$ | $-2$ | $2\pi$ |
| $y = \frac{1}{2}\sin x$ (نارنجی) | | $\frac{1}{2}$ | $-\frac{1}{2}$ | $2\pi$ |
| $y = -\frac{1}{2}\sin x$ (بنفش) | | $\frac{1}{2}$ | $-\frac{1}{2}$ | $2\pi$ |
**نتیجهگیری از نمودارها:**
* **دوره تناوب:** ضریب $a$ در $y = a \sin x$ هیچ تأثیری بر دوره تناوب ندارد و دوره تناوب همچنان $\mathbf{T = 2\pi}$ است.
* **مقادیر ماکزیمم و مینیمم:**
* مقدار ماکزیمم برابر $\mathbf{|a|}$ است.
* مقدار مینیمم برابر $\mathbf{-|a|}$ است.
(این ضریب $|a|$، همان **دامنه نوسان** یا Amplitude است.)
با توجه به آنچه در مورد انتقال توابع میدانید مشخص نمایید دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع $y = a \sin x + c$ چگونه است. با انجام مراحل مشابه بالا میتوان نشان داد دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع $y = a \cos x + c$ نیز مانند آنچه گفته شد به دست میآید.
حل تمرین 3 صفحه 32 ریاضی دوازدهم
تابع $y = a \sin x + c$ از دو تبدیل بر روی تابع $y = \sin x$ تشکیل شده است:
1. **کشش/فشردگی عمودی و قرینهسازی:** ضرب در $a$ (که برد را به $[ -|a|, |a| ]$ تبدیل میکند).
2. **انتقال عمودی:** جمع $c$ (که نمودار را $c$ واحد در راستای محور $y$ جابجا میکند).
### 1. دوره تناوب
انتقال عمودی ($+c$) و تغییر دامنه نوسان ($a$)، هیچ تأثیری بر طول موج (دوره تناوب) ندارد.
$$\mathbf{\text{دوره تناوب: } T = 2\pi}$$
### 2. مقادیر ماکزیمم و مینیمم
انتقال عمودی $c$، مقادیر ماکزیمم و مینیمم اولیه تابع را نیز به اندازه $c$ جابجا میکند.
* **مقدار ماکزیمم:** $|a| + c$
$$\mathbf{y_{max} = |a| + c}$$
* **مقدار مینیمم:** $-|a| + c$
$$\mathbf{y_{min} = -|a| + c}$$
**نتیجهگیری کلی:** ضریب $a$ دامنه نوسان و ضریب $c$ انتقال عمودی (خط میانی) تابع را مشخص میکند. همین قواعد برای تابع $\mathbf{y = a \cos x + c}$ نیز برقرار است.