فعالیت 1 صفحه 24 حسابان دوازدهم
ما 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 $a$ را در تابع $f(x) = a\sin x$ بر دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم این تابع بررسی نماییم.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت 1 صفحه 24 حسابان دوازدهم
سلام! این فعالیت بر روی مفهوم **دامنه (Amplitude)** در توابع مثلثاتی تمرکز دارد. دامنه، یعنی **ارتفاع موج**، توسط ضریب $a$ در تابع $y = a\sin x$ تعیین میشود.
---
### تکمیل جدول با بررسی نمودارها
دوره تناوب در تمامی این توابع تغییری نمیکند، زیرا ضریب $x$ در داخل تابع سینوس، همچنان **1** است (تأثیر ضریب $a$ فقط بر ارتفاع موج است).
| تابع | نمودار تابع | ماکزیمم (Max) | مینیمم (Min) | دوره تناوب (T) |
|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|
| $y = \sin x$ ($a=1$) | | 1 | -1 | $2\pi$ |
| $y = 2\sin x$ ($a=2$) | | 2 | -2 | $2\pi$ |
| $y = -\sin x$ ($a=-1$) | | 1 | -1 | $2\pi$ |
| $y = \frac{1}{2}\sin x$ ($a=\frac{1}{2}$) | | $\frac{1}{2}$ | $-\frac{1}{2}$ | $2\pi$ |
| $y = -\frac{1}{2}\sin x$ ($a=-\frac{1}{2}$) | | $\frac{1}{2}$ | $-\frac{1}{2}$ | $2\pi$ |
---
### تحلیل نتایج
1. **دوره تناوب:** همانطور که مشاهده میکنید، ضرب کردن تابع سینوس در عدد $a$، هیچ تغییری در **دوره تناوب** ایجاد نمیکند و دوره تناوب همچنان **$2\pi$** باقی میماند.
2. **مقادیر ماکزیمم و مینیمم:**
* **ماکزیمم:** حداکثر ارتفاع موج، برابر با **$|a|$** است.
* **مینیمم:** حداقل ارتفاع موج، برابر با **$-|a|$** است.
3. **تأثیر علامت $a$:** علامت $a$ (مثلاً در $y = -\sin x$) فقط باعث **قرینهیابی** (Reflection) نمودار نسبت به محور $x$ میشود، اما مقادیر ماکزیمم و مینیمم (یعنی دامنه) را تغییر نمیدهد. به عنوان مثال، در $y = -\sin x$: $\text{ماکزیمم} = 1$ و $\text{مینیمم} = -1$ (همانند $y = \sin x$).
فعالیت 2 صفحه 24 حسابان دوازدهم
با توجه به نمودارهای فوق، دوره تناوب و مقادیر ماکزیمم و مینیمم تابع $y = a\sin x$ را مشخص نمایید.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت 2 صفحه 24 حسابان دوازدهم
بر اساس تحلیل انجام شده در بخش قبلی، تأثیر ضریب $a$ بر پارامترهای اصلی تابع سینوس به سادگی قابل استنتاج است. این ضریب در واقع همان **دامنه (Amplitude)** تابع را مشخص میکند.
---
### 🌊 پارامترهای تابع $y = a\sin x$
1. **دوره تناوب ($T$):**
* ضریب $a$ در خارج از تابع $\sin x$ قرار دارد و نشاندهنده یک **انبساط یا انقباض عمودی** است. انبساط/انقباض عمودی بر دوره تناوب (که یک ویژگی افقی است) تأثیری ندارد.
* دوره تناوب تابع $y = a\sin x$ همانند $y = \sin x$، برابر با **$2\pi$** است.
* $$T = 2\pi$$
2. **مقدار ماکزیمم (Maximum):**
* مقدار $\sin x$ بین $-1$ و $1$ است: $$-1 \leq \sin x \leq 1$$
* با ضرب نامساوی در $|a|$ (مقدار مطلق $a$):
$$-|a| \leq a\sin x \leq |a|$$
* بنابراین، حداکثر مقدار تابع $y = a\sin x$، برابر با **$|a|$** است.
* $$y_{\max} = |a|$$
3. **مقدار مینیمم (Minimum):**
* حداقل مقدار تابع $y = a\sin x$، برابر با **$-|a|$** است.
* $$y_{\min} = -|a|$$
| پارامتر | تابع $y = a\sin x$ |
|:---:|:---:|
| دوره تناوب ($T$) | $2\pi$ |
| مقدار ماکزیمم ($y_{\max}$) | $|a|$ |
| مقدار مینیمم ($y_{\min}$) | $-|a|$ |
فعالیت 3 صفحه 24 حسابان دوازدهم
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 توابع $y = a\cos x$ و $y = a\cos x + c$ نیز مانند آنچه گفته شد به دست میآید.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت 3 صفحه 24 حسابان دوازدهم
این قسمت به بررسی تأثیر **انتقال عمودی** (ضریب $c$) بر پارامترهای توابع مثلثاتی میپردازد. انتقال عمودی به سادگی نمودار را در راستای محور $y$ جابجا میکند.
---
### 🚀 پارامترهای تابع $y = a\sin x + c$
تابع $y = a\sin x + c$ همان تابع $y = a\sin x$ است که **$c$ واحد در راستای عمودی منتقل شده است.**
1. **دوره تناوب ($T$):**
* افزودن $c$ به کل تابع (انتقال عمودی) بر دوره تناوب تأثیری ندارد.
* دوره تناوب همچنان: $$T = 2\pi$$
2. **مقدار ماکزیمم (Maximum):**
* مقدار ماکزیمم $y = a\sin x$ برابر $|a|$ بود. با انتقال $c$ واحد به بالا، ماکزیمم جدید به اندازه $c$ افزایش مییابد.
* $$y_{\max} = |a| + c$$
3. **مقدار مینیمم (Minimum):**
* مقدار مینیمم $y = a\sin x$ برابر $-|a|$ بود. با انتقال $c$ واحد به بالا، مینیمم جدید نیز به اندازه $c$ افزایش مییابد.
* $$y_{\min} = -|a| + c$$
### 📝 تعمیم به توابع کسینوس
همانطور که در سوال نیز اشاره شده، تبدیلات عمودی و دامنه در توابع کسینوس نیز دقیقاً مشابه توابع سینوس عمل میکند، چرا که نمودار کسینوس فقط یک انتقال افقی از سینوس است و از نظر شکل موج تفاوتی ندارد.
* **تابع $y = a\cos x$:**
* $\text{دوره تناوب}: T = 2\pi$
* $\text{ماکزیمم}: y_{\max} = |a|$
* $\text{مینیمم}: y_{\min} = -|a|$
* **تابع $y = a\cos x + c$:**
* $\text{دوره تناوب}: T = 2\pi$
* $\text{ماکزیمم}: y_{\max} = |a| + c$
* $\text{مینیمم}: y_{\min} = -|a| + c$