Bu nima va nega kerak
Tabiat va texnikadagi ko'plab jarayonlar vaqt o'tishi bilan aynan takrorlanadi: Yerning o'z o'qi atrofida aylanishi (24 soat), fasllar almashishi (12 oy), yurak urishi kardiogrammasi yoki maishiy tarmoqdagi o'zgaruvchan elektr toki (50 Hz).
Matematikada bunday takrorlanuvchi jarayonlar davriy funksiyalar yordamida ifodalanadi:
- Funksiyaning bitta to'liq takrorlanish oralig'idagi (bir davrdagi) grafigini chizish orqali uning butun sonlar o'qidagi grafigini hosil qilish mumkin.
- DTM testlarida argumenti juda katta yoki manfiy bo'lgan ifodalarning qiymatini davrni ayirib tashlash orqali bir necha soniyada topish mumkin.
Ushbu darsda funksiyaning davriyligi, asosiy trigonometrik funksiyalarning davrlari va murakkab funksiyalarning davrini hisoblash usullarini o'rganamiz.
Asosiy g'oya
1. Davriy funksiya ta'rifi
Ta'rif: Agar y=f(x) funksiya uchun shunday noldan farqli T=0 son mavjud bo'lsaki:
- Har qanday x∈D(f) uchun x+T∈D(f) va x−T∈D(f) bo'lsa;
- f(x+T)=f(x)
tenglik bajarilsa, f(x) davriy funksiya, T soni esa uning davri deyiladi.
Agar T soni f(x) ning davri bo'lsa, u holda ixtiyoriy butun k=0 uchun kT ham funksiyaning davri bo'ladi:
f(x+kT)=f(x),k∈Z.
2. Asosiy davr (eng kichik musbat davr)
Davriy funksiyaning cheksiz ko'p davrlari mavjud. Ular orasidagi eng kichik musbat son T0>0 funksiyaning asosiy davri deyiladi.
Masalan, sinx uchun 2π,4π,6π,−2π sonlari davr bo'ladi. Uning asosiy davri T0=2π.
3. Asosiy trigonometrik funksiyalarning davrlari
| Funksiya | Asosiy davri T0 |
|---|
| y=sinx | 2π |
| y=cosx | 2π |
| y=tgx | π |
| y=ctgx | π |
4. y=Af(kx+b) ko'rinishidagi funksiyalar davri
Agar f(x) ning asosiy davri T0 bo'lsa, u holda argument k ga ko'paytirilganda grafik Ox o'qi bo'ylab ∣k∣ marta qisqaradi (yoki cho'ziladi). Shuning uchun yangi davr quyidagicha topiladi:
T=∣k∣T0.
Xususan:
- y=Asin(kx+b) va y=Acos(kx+b) uchun:
T=∣k∣2π.
- y=Atg(kx+b) va y=Actg(kx+b) uchun:
T=∣k∣π.
Muhim eslatma: Tashqi koeffitsiyent A va siljish b funksiyaning davriga ta'sir qilmaydi!
5. Yig'indi va ayirmaning davri
Agar f(x)=f1(x)±f2(x) bo'lib, f1 ning davri T1, f2 ning davri T2 bo'lsa, umumiy funksiyaning davri T1 va T2 ning eng kichik umumiy karralisi (EKUK) ga teng:
T=EKUK(T1,T2).
Kasr ko'rinishidagi sonlar uchun:
EKUK(ba,dc)=EKUB(b,d)EKUK(a,c).
Yechilgan misollar
1-misol. Chiziqli argumentli funksiyalar davri
Quyidagi funksiyalarning eng kichik musbat davrini toping:
a) y=4cos(3x−5)
b) y=2tg(32x+4π)
Yechish:
a) cosx ning asosiy davri 2π. x oldidagi koeffitsiyent k=3.
T=∣k∣2π=32π.
b) tgx ning asosiy davri π. x oldidagi koeffitsiyent k=32.
T=∣k∣π=2/3π=23π.
Javob: a) 32π; b) 23π.
2-misol. Darajali trigonometrik funksiya davri
y=6cos2(2x)−1 funksiyaning asosiy davrini toping.
Yechish:
Kvadrat darajani pasaytirish formulasidan foydalanamiz:
cos2α=21+cos2α.
Bunda:
y=6⋅21+cos(4x)−1=3(1+cos(4x))−1=3cos(4x)+2.
Hosil bo'lgan ifodada kosinusning argumenti 4x, ya'ni k=4.
T=42π=2π.
Javob: 2π.
3-misol. Funksiyalar yig'indisining davri
y=sin(23x)+cos(45x) funksiyaning eng kichik musbat davrini toping.
Yechish:
- sin(23x) uchun k1=23:
T1=3/22π=34π.
- cos(45x) uchun k2=45:
T2=5/42π=58π.
- Umumiy davr T=EKUK(34π,58π):
T=π⋅EKUB(3,5)EKUK(4,8)=π⋅18=8π.
Tekshirib ko'ramiz:
f(x+8π)=sin(23(x+8π))+cos(45(x+8π))=sin(23x+12π)+cos(45x+10π)=f(x).
Javob: 8π.
4-misol. Davriy funksiya qiymatini hisoblash
f(x) davriy funksiyaning eng kichik musbat davri T=6 ga teng bo'lib, [−3;3] kesmada f(x)=x2−2 formula bilan aniqlangan. f(23) ning qiymatini toping.
Yechish:
Argument 23 sonidan davr T=6 ning karralilarini ayirib, berilgan [−3;3] oraliqqa tushiramiz:
23=4⋅6−1=24−1.
Demak:
f(23)=f(−1+4⋅6)=f(−1).
x=−1 nuqta [−3;3] oraliqqa tegishli. Berilgan formulaga qo'yamiz:
f(−1)=(−1)2−2=1−2=−1.
Javob: −1.
Mashq
- y=sin(5x+3) funksiyaning eng kichik musbat davrini toping.
- y=cos(4x) funksiyaning asosiy davrini toping.
- y=tg(6x−1) funksiyaning asosiy davrini toping.
- y=ctg(52x) funksiyaning asosiy davrini toping.
- y=sin2(5x) funksiyaning eng kichik musbat davrini toping.
- y=cos4x−sin4x funksiyaning asosiy davrini toping.
- y=sin(3x)+cos(2x) funksiyaning eng kichik musbat davrini toping.
- y=tg(3x)+sin(6x) funksiyaning asosiy davrini toping.
- f(x) davriy funksiyaning davri T=7 bo'lib, f(3)=11 bo'lsa, 3f(17)−2f(−11) ning qiymatini hisoblang.
- y={4x} (sonning kasr qismi) funksiyasining asosiy davrini toping.
Javoblar va yechim yo'llari
-
T=52π.
Javob: 52π.
-
k=41⟹T=1/42π=8π.
Javob: 8π.
-
Tangens uchun T0=π⟹T=6π.
Javob: 6π.
-
Kotangens uchun T0=π⟹T=2/5π=25π.
Javob: 25π.
-
sin2(5x)=21−cos(10x)⟹T=102π=5π.
Javob: 5π.
-
cos4x−sin4x=(cos2x−sin2x)(cos2x+sin2x)=cos(2x)⋅1=cos(2x).
T=22π=π.
Javob: π.
-
T1=32π, T2=22π=π.
T=EKUK(32π,π)=π⋅EKUB(3,1)EKUK(2,1)=2π.
Javob: 2π.
-
tg(3x) uchun T1=3π; sin(6x) uchun T2=62π=3π.
T=3π.
Javob: 3π.
-
f(17)=f(3+2⋅7)=f(3)=11.
f(−11)=f(−11+2⋅7)=f(3)=11.
3⋅11−2⋅11=11.
Javob: 11.
-
y={x} ning asosiy davri T0=1. Argument 4 ga ko'paytirilgan: T=41.
Javob: 41 (yoki 0,25).
Keng tarqalgan xatolar
1. Tangens va kotangens davrini 2π deb hisoblash.
✗ tg(2x) ning davrini T=22π=π deb topish.
✓ Tangens va kotangensning asosiy davri π ga teng: T=kπ=2π.
2. Koeffitsiyent k ga bo'lish o'rniga ko'paytirib yuborish.
✗ sin(4x) ning davri 2π⋅4=8π deb yanglishish.
✓ Argument k marta kattalashsa, davr k marta kichrayadi: T=42π=2π.
3. Darajali trigonometrik funksiyalarni darajasini pasaytirmay hisoblash.
✗ sin2x ning davri 2π deb xulosa qilish.
✓ Daraja pasaytirilganda argument 2 marta ortadi: sin2x=21−cos2x, shuning uchun davr π bo'ladi.
4. Funksiyalar yig'indisida davrlarni shunchaki qo'shib qo'yish.
✗ f(x)=sin(2x)+cos(3x) ning davri π+32π deb yozish.
✓ Yig'indining davri qismlar davrlarining eng kichik umumiy karralisi (EKUK) orqali topiladi.
DTM uslubidagi test
Ushbu mavzu bo'yicha tayyorlangan 5 ta test savoli platformada interaktiv tarzda ishlaydi: o'z javobingizni tanlang va to'liq yechimni ko'ring.
Keyingi qadam
Funksiyalarning juft-toqligi va davriyligini o'rgandik. Keyingi darsda berilgan funksiya ta'sirini teskarisiga aylantiruvchi amallar — teskari funksiya va uning mavjudlik shartlari bilan tanishamiz.