FIȘA 1: FUNCȚIA SINUS
Nume și prenume elev: Data: Clasa:
Din clasele precedente cunoașteți cercul trigonometric și funcțiile trigonometrice. Vom reaminti doar cele mai importante proprietăți ale lor, respectiv vom trasa graficul lor.
Cele mai importante proprietăți ale funcției sin : ℝ → ℝ sunt:
- Este periodică cu perioada principală 2π, astfel sin(x + 2π) = sin x, ∀x ∈ ℝ.
- Este funcție impară, sin(−x) = −sin x, ∀x ∈ ℝ.
- Este crescătoare pe intervalele de forma [(4k − 1)π2, (4k + 1)π2] și descrescătoare pe intervalele [(4k + 1)π2, (4k + 3)π2], unde k ∈ ℤ.
- Este mărginită, −1 ≤ sin x ≤ 1, ∀x ∈ ℝ. În punctele (4k − 1)π2, k ∈ ℤ are puncte de minim, minimul funcției fiind −1, iar în punctele (4k + 1)π2, k ∈ ℤ are puncte de maxim, maximul funcției fiind 1.
- În punctele kπ se anulează, deci sin kπ = 0, k ∈ ℤ.
- Este convexă pe intervalele [(2k − 1)π, 2kπ] și concavă pe intervalele [2kπ, (2k + 1)π] (k ∈ ℤ).
- Restricția sin : [−π2, π2] → [−1, 1] este bijectivă.
În figurile de mai jos am trasat graficul funcției sin pe [0, π], [−π, π] și ℝ, bazându-ne pe proprietățile menționate.
Completare: limite la capetele domeniului
- Domeniul fiind ℝ, capetele sunt −∞ și +∞, iar mulțimea punctelor de acumulare este ℝ = ℝ ∪ {−∞, +∞}.
- limx→+∞ sin x nu există: pentru xn = 2nπ avem sin xn = 0, iar pentru yn = π2 + 2nπ avem sin yn = 1, deci două șiruri care tind la +∞ dau limite diferite.
- La fel, limx→−∞ sin x nu există, funcția fiind periodică și oscilantă între −1 și 1.
- În consecință, graficul nu admite asimptote: nici orizontale, nici oblice, nici verticale.
- În orice punct x0 ∈ ℝ limita există și este limx→x0 sin x = sin x0.
Completare: continuitate și derivabilitate
- Funcția sin este continuă pe ℝ: pentru orice x0 ∈ ℝ, limx→x0 sin x = sin x0.
- Funcția sin este derivabilă pe ℝ, cu (sin)′(x) = cos x, pentru orice x ∈ ℝ.
- Semnul derivatei confirmă monotonia: cos x > 0 pe intervalele de creștere ((4k − 1)π2, (4k + 1)π2) și cos x < 0 pe intervalele de descreștere.
- În punctele de extrem, adică în (2k + 1)π2, derivata se anulează: cos (2k + 1)π2 = 0.
Bibliografie
- Mihai, I., Maftei, I. V., Pârșan, L., Mihai, A., & Nicolescu, C. P. (2006). Matematică M1: Manual pentru clasa a XI-a. Editura Didactică și Pedagogică.