Lai riigieksam 2016, ülesanne 4: Siinusfunktsiooni graafik ja võrrand
On antud funktsioon f(x)=2sinx.
1.Joonestage funktsiooni f(x) graafik lõigul [0;2π].
2.Lahendage võrrand 2sin(π−x)=sin2π, kui x∈[0;2π].
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2016, ülesanne 4
Ülesande joonis
2ππ23π2π−2−1120xy
Valemikaart: taandamisvalemid
sin(90∘−α)=cosα,cos(90∘−α)=sinα
sin(90∘+α)=cosα,cos(90∘+α)=−sinα
sin(180∘−α)=sinα,cos(180∘−α)=−cosα
sin(180∘+α)=−sinα,cos(180∘+α)=−cosα
tan(180∘−α)=−tanα,tan(180∘+α)=tanα
sin(α+n⋅360∘)=sinα,cos(α+n⋅360∘)=cosα,n∈Z
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Graafiku jaoks koosta väärtuste tabel. Võrrandis kasuta taandamisvalemit sin(π−x)=sinx ja arvuta sin2π.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Koosta väärtuste tabel
Esimeses küsimuses tuleb joonestada graafik. Funktsiooni f(x)=2sinx väärtused on kaks korda suuremad kui sinx väärtused. Arvutame väärtused kohtadel, kus siinust on lihtne leida.
Kirjutame tabelisse x-i väärtused, sinx ja f(x)=2sinx.
Antud teljestikus vastab π kuuele ruudule, seega üks ruut on 6π. y-teljel vastab arv 1 kahele ruudule. Näiteks punkt (2π;2) on kolm ruutu paremal ja neli ruutu üleval.
Funktsiooni suurim väärtus on 2 ja vähim väärtus −2.
−2≤2sinx≤2
2ππ23π2π−2−1120xyy=2sinx
Graafik saadakse siinusoidist y=sinx, kui see venitatakse y-telje suunas kaks korda. Periood jääb samaks, 2π, seega lõigul [0;2π] on täpselt üks laine: üles kuni 2 ja alla kuni −2.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Lihtsusta võrrandit
Teises küsimuses tuleb lahendada võrrand. Vasakul kasutame taandamisvalemit ja paremal arvutame sin2π.
Taandamisvalem: sin(π−x)=sinx.
2sin(π−x)=2sinx
Paremal sin2π=sin90∘=1.
sin2π=1
Saame lihtsama võrrandi.
2sinx=1
2ππ23π2π−2−1120xyy=2sinxy=1
Valemikaardil on taandamisvalem kraadides: sin(180∘−α)=sinα; radiaanides on 180∘=π. Võrrand 2sinx=1 on sama mis f(x)=1, seega lahendid on graafiku ja sirge y=1 lõikepunktide x-koordinaadid.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia lahendid lõigul [0; 2π]
Jagame võrrandi mõlemaid pooli kahega.
sinx=21
Siinus on 21 nurga 6π korral. Teine nurk, millel on sama siinus, on π−6π.
x1=6π,x2=π−6π=65π
2ππ23π2π−2−1120xyy=2sinxy=16π65π
Kraadides on lahendid 30∘ ja 150∘. Vahemikus (π;2π) on siinus negatiivne, seega seal lahendeid ei ole. Jooniselt on näha, et sirge y=1 lõikab graafikut lõigul [0;2π] täpselt kahes punktis. Üldlahend on x=6π+2πn või x=65π+2πn, kus n∈Z, kuid järgmised lahendid on juba suuremad kui 2π.
VASTUS
1) Graafik on joonisel: siinusoid, mis lõigul [0;2π] tõuseb kuni 2-ni ja langeb kuni −2-ni. 2) Võrrandi lahendid lõigul [0;2π] on x1=6π ja x2=65π.