El término sinusoidal se utiliza para describir una curva, denominada onda ine o una sinusoide, que exhibe oscilación periódica suave. Su nombre se basa en la función y=sin (x). Los sinusoides ocurren a menudo en matemáticas, física, ingeniería, procesamiento de señales y muchas otras áreas.
Gráfica de y=sin (x)
A continuación se muestran algunas propiedades de la función seno:
- Dominio: -∞ & lt; x & lt; ∞
- Rango: -1≤y≤1
- Período: 2π: el patrón del gráfico se repite en intervalos de 2π
- Amplitud: 1: el gráfico de seno está centrado en el eje x. La amplitud es la distancia entre la línea alrededor de la cual se centra la función seno (aquí denominada línea media) y uno de sus máximos o mínimos
- Ceros: πn: el gráfico de seno tiene ceros en cada múltiplo entero de π
- sin (-x)=- sin (x) – la gráfica del seno es impar, lo que significa que es simétrica con respecto al origen
Graficar sinusoides
La mayoría de las aplicaciones no se pueden modelar usando y=sin (x) y requieren modificaciones. La siguiente ecuación es la forma generalizada de la función seno y se puede usar para modelar funciones sinusoidales.
y=A · sin (B (x-C)) + D
donde A, B, C y D son constantes tales que:
- es el período
- | A | es la amplitud
- C es el desplazamiento horizontal, también conocido como desplazamiento de fase. Si C es positivo, la gráfica se desplaza a la derecha; si es negativo, el gráfico se desplaza a la izquierda
- D es el desplazamiento vertical. Si D es positivo, la gráfica se desplaza hacia arriba; si es negativo, el gráfico se desplaza hacia abajo
- la sinusoide está centrada en y=D
Ejemplos:
1. Gráfico y=3sin (2x)
- Período:
- Amplitud: | A |=| 3 |=3
- C=0, por lo que no hay cambio de fase
- D=0, por lo que no hay desplazamiento vertical
A continuación se muestran dos períodos del gráfico. La gráfica de y=sin (x) también se muestra como referencia.
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2. Gráfico y=2sin (x – ) + 3.
- Período:
- Amplitud: | A |=| 2 |=2
- C=, por lo que el gráfico se desplaza hacia la derecha
- D=3, por lo que el gráfico se desplaza hacia arriba 3
El gráfico se muestra a continuación.
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Ecuación de una curva sinusoidal
Dada la gráfica de una función sinusoidal, podemos escribir su ecuación en la forma y=A · sin (B (x – C)) + D usando los siguientes pasos.
- D: Para encontrar D, tome el promedio de un máximo y un mínimo locales de la sinusoide. y=D es la «línea media» o la línea alrededor de la cual se centra la sinusoide.
- A: Para encontrar A, encuentre la distancia perpendicular entre la línea media y un máximo o mínimo local de la sinusoide. Por ejemplo, y=sin (x) tiene un máximo en (, 1) y es centrado alrededor de y=0. Restar sus valores de y da como resultado A=1 – 0=1.
- B: Examine el gráfico para determinar su período. Elija un punto fácilmente identificable en la sinusoide, como un máximo o mínimo local, y determine la distancia horizontal antes de que el gráfico se repita. Este es el período del gráfico. B=.
- C: Para encontrar C, grafica la línea y=D. Mire los primeros puntos a la izquierda y a la derecha del eje y donde la sinusoide interseca y=D. Elija el punto de intersección que precede a un máximo local de la sinusoide (la función aumenta inmediatamente a la derecha del punto); El valor x de este punto es C.
Ejemplo:
Escribe una ecuación para el gráfico sinusoidal a continuación.
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- El valor máximo del gráfico es 3 y el valor mínimo es -1, por lo que la ecuación de la línea media es,
- La sinusoide tiene un máximo en y=3, y D=1, entoncesA=3 – 1=2
- Hay un máximo en x=. El siguiente máximo después de eso es en x=por lo que el período es .
- El primer punto en el que la sinusoide interseca la línea y=1 que precede a un máximo local es .C=
Sustituyendo todos estos en la forma generalizada de la función seno:
Debido a la naturaleza periódica de una sinusoide, la ecuación para una curva sinusoidal no es única. Podríamos haber encontrado diferentes puntos para C, como (, 1) o (, 1) y sus ecuaciones,
y
daría como resultado la misma curva.