חקירת פונקציות טריגונומטריות

איך לגזור ולחקור פונקציות המכילות sin(x)sin(x) ו−cos(x)-cos(x) בתחום נתון ברדיאנים, ומציאת נקודות קיצון.

חקירת פונקציות טריגונומטריות בחדו"א 📊

איך לגזור ולחקור פונקציות המכילות sin(x)sin(x) ו−cos(x)-cos(x) בתחום נתון ברדיאנים, ומציאת נקודות קיצון.


⚠️ לפני שמתחילים, ודאו שאתם שולטים ב:

הסבר מפורט

חקירת פונקציות טריגונומטריות (כמו y=sin⁡xy = \sin x, y=cos⁡xy = \cos x, y=tan⁡xy = \tan x) בחשבון דיפרנציאלי ואינטגרלי נעשית אך ורק במערכת הרדיאנים (ולא במעלות).

א. המרה בסיסית וכללי גזירה:



  • המעבר החשוב: 180∘=π רדיאנים180^\circ = \pi \text{ רדיאנים}. (למשל 90∘=π290^\circ = \frac{\pi}{2}).

  • הנגזרות הבסיסיות:


(sin⁡x)′=cos⁡x(\sin x)' = \cos x
(cos⁡x)′=−sin⁡x(\cos x)' = -\sin x
(tan⁡x)′=1cos⁡2x(\tan x)' = \frac{1}{\cos^2 x}

ב. מחזוריות ותחום סגור:


פונקציות טריגונומטריות הן מחזוריות ולכן יש להן אינסוף נקודות קיצון. בגלל זה, בבגרות תמיד מגבילים את החקירה לתחום סגור מוגדר (למשל 0≤x≤2π0 \le x \le 2\pi).

דוגמה מפורטת:


חקרו ומצאו את נקודות הקיצון של הפונקציה f(x)=sin⁡(2x)f(x) = \sin(2x) בתחום [0,π][0, \pi].

פתרון:
נגזור את הפונקציה לפי חוק השרשרת:
f′(x)=cos⁡(2x)⋅2=2cos⁡(2x)f'(x) = \cos(2x) \cdot 2 = 2\cos(2x)

נשווה את הנגזרת לאפס:
2cos⁡(2x)=0  ⟹  cos⁡(2x)=02\cos(2x) = 0 \implies \cos(2x) = 0
פתרון כללי לקוסינוס השווה לאפס:
2x=π2+πk  ⟹  x=π4+π2k2x = \frac{\pi}{2} + \pi k \implies x = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{2} k

נמצא את ערכי xx הנמצאים בתוך התחום הסגור [0,π][0, \pi] על ידי הצבת ערכי kk שלמים:

  • עבור k=0k = 0: x=π4x = \frac{\pi}{4} (נמצא בתחום).

  • עבור k=1k = 1: x=π4+π2=3π4x = \frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{2} = \frac{3\pi}{4} (נמצא בתחום).

  • עבור ערכי kk אחרים אנו יוצאים מהתחום.



נוסיף גם את נקודות הקצה של התחום x=0x=0 ו-x=πx=\pi לטבלה כדי לקבוע את סוג הקיצון המלא של הפונקציה.
1

גזרו את הפונקציה המורכבת הבאה: f(x)=cos⁡2xf(x) = \cos^2 x (רמז: השתמשו בחוק השרשרת לפונקציה מורכבת).

2

מצאו את נקודות החיתוך עם ציר ה-xx של הפונקציה f(x)=sin⁡x−0.5f(x) = \sin x - 0.5 בתחום [0,π][0, \pi].

נתקעת בנושא? בואו נפתור את זה ביחד 💪

שלחו הודעה בוואטסאפ ונתחיל שיעור ניסיון – עם הקלטה, תרגול ומענה 24/7

שלחו הודעה בוואטסאפ