Periodieke functies > Sinusoïden
123456Sinusoïden

Antwoorden van de opgaven

Opgave V1
a

Voer in Y1=2sin(4X)+3. Je ziet vier periodes.

b

Met vier periodes over een domein van `2pi` is iedere periode `(2pi)/4=0,5pi` .

c

Dit kan met je GR. Het kan ook door oplossen van `sin(4 x) = ±1` . In beide gevallen krijg je voor de maxima `x = 1/8pi + k*1/2 pi` en voor de minima `x = 3/8 pi + k*1/2 pi` .

Voor de maxima geldt `f(x) = 2*1 + 3 = 5` , en voor de minima dus `f(x) = 2*text(-)1 + 3 = 1` .

De toppen liggen dus op `(1/8 pi,1), (5/8 pi,1), (1 1/8 pi,1), (1 5/8 pi,1), (3/8 pi,text(-)1), (7/8 pi,text(-)1), (1 3/8 pi,text(-)1)` en `(1 7/8 pi,text(-)1)` .

d

Voer in Y1=4sin(0.5(X-π))-1. Je ziet één periode.

e

Met één periode over het domein `[0, 4pi]` is de periode natuurlijk `4 π` .

f

Dit kan met je GR. Het kan ook door oplossen van `sin(0,5(x - π)) = ±1` . In beide gevallen ligt het maximum op `x = 2pi` en twee minima op `x = 0` en `x = 4pi` .

Voor het maximum geldt `f(x) = 4*1-1 = 3` , en voor de minima dus `f(x) = 4*text(-)1 - 1 = text(-)5` . De toppen liggen dus op `(0, text(-)5)` , `(2pi, 3)` en `(4pi, text(-)5)` .

Opgave 1
a

Achtereenvolgens:

Vermenigvuldigen met `1/2` ten opzichte van de `y` -as.
`1` transleren ten opzichte van de `y` -as.
`1,5` vermenigvuldigen ten opzichte van de `x` -as.
`0,5` transleren ten opzichte van `x` -as.

b

Het punt `(0, 0)` wordt verschoven met `1` ten opzichte van de `y` -as en `0,5` ten opzichte van de `x` -as. Het wordt `(1; 0,5)` .

c

`sin(2(x - 1)) = 1` oplossen geeft `x = 1/4 π + 1 + k*π` . Dit geeft maxima van `2` bij `x = 1/4 π + 1` en `x = 1 1/4π + 1` .
`sin(2(x - 1)) = text(-)1` oplossen geeft `x = 3/4π + 1 + k*π` . Dit geeft minima van `2` bij `x = 3/4 π + 1` en `x = 1 3/4 π + 1` .

De maxima zijn `g(1/4 pi + 1) = g(1 1/4 pi + 1) = 1,5*1 + 0,5 = 2` . De minima zijn `g(3/4 pi + 1) = g(text(-)1/4 pi + 1) = 1,5*text(-)1 + 0,5 = text(-)1` .

De vier toppen zijn `(text(-) 1/4 pi + 1, text(-)1)` , `(1/4 pi + 1, 2)` , `(1 1/4 pi + 1, 2)` en `(3/4 pi + 1, text(-)1)` .

Opgave 2
a

De periode is `(2π)/3` , de amplitude is `2` (grafiek gespiegeld in evenwichtslijn), de evenwichtslijn is `y=1` , de horizontale verschuiving is `x=text(-)2` .

b

Voer in Y1=1-2sin(3(X+2)) met venster `[0, 6]xx[text(-)1, 3]` .

c

Oefenen met een medeleerling is het best.

Opgave 3
a

De sinusoïde wijkt maximaal `10` eenheden uit de evenwichtsstand `y=5` .
Dus de maxima zijn `5+10 = 15` en de minima zijn `5-10 = text(-)5` .

b

Natuurlijk begint er bij elke waarde van `x` een periode, hier wordt bedoeld dat `(pi, 5)` een punt op de evenwichtslijn is waar een volledige sinusgolf start. Een periode terug heb je ook zo'n punt, dat is `(1/3 pi, 5)` .

c

Omdat een sinus maximaal `1` en minimaal `text(-)1` is, los je op `sin(3(x-pi)) = +-1` .

d

De amplitude is `12` , de periode is `(2π) /2=π` , de evenwichtslijn is `y=text(-)6` en de horizontale verschuiving is `x=0` . Vensterinstelling: `[text(-)2pi, 2pi]xx[text(-)20, 10]` .

Los `sin(2x) = +-1` op. Dit geeft voor de toppen `x = 1/4 pi + k*pi` en `x = 3/4 pi + k*pi` . Met de verschuiving in de `y` -richting en amplitude geeft dit de toppen op:
`(1/4 π + k*π, 6)` en `(3/4 π + k*π, text(-)18)` .

Opgave 4
a

De periode is `(2π)/pi = 2` , de amplitude is `3` en de evenwichtsstand is `y = 10` . De horizontale verschuiving is `1` .

b

De `x` -coördinaten van de toppen zijn te vinden door `sin(pi(x-1)) = +-1` op te lossen. Dit geeft `pi(x-1) = pi/2 + k*2pi` of `pi(x-1) = (3pi)/2 + k*2pi` . Hieruit volgt `x = 3/2 + k*2` of `x = 5/2 + k*2` .

De toppen zijn `(1 1/2 + k*2, 13)` en `(2 1/2 + k*2, 7)` .

c
`f(x)` `=` `11,5`
`sin(π (x-1))` `=` `0,5`
`π (x-1 )` `=` `1/6 π + k*2π ∨ π (x-1 ) = 5/6 π + k*2π`
`x` `=` `1 1/6 + k*2 ∨ x = 1 5/6 + k*2`
Opgave 5
a

De periode is `(2pi)/(1/2) = 4pi` .

De `x` -coördinaten van de toppen zijn te vinden met behulp van de vergelijking `cos(1/2 (x+2)) = +-1` . Dit geeft `1/2 (x+2) = k*2pi` of `1/2 (x+2) = pi + k*2pi` . Hieruit volgt `x = text(-)2 + k*4pi vv x = 2pi - 2 + k*4pi` .

De toppen zijn `(text(-)2 + k*4pi, 12)` en `(2pi - 2 + k*4pi, 4)` .

b

Eerst vermenigvuldigen met `2` ten opzichte van de `y` -as, dan `text(-)2` transleren ten opzichte van de `y` -as, vervolgens met `4` vermenigvuldigen ten opzichte van de `x` -as en `8` transleren ten opzichte van de `x` -as.

c
`f(x)` `=` `11`
`cos(1/2 (x+2 ))` `=` `0,75`
`1/2 (x+2) ~~ 0,723 + k*2π ∨ 1/2 (x+2)` `~~` `text(-)0,723 + k*2π`
`x` `~~` `text(-)0,555 + k*4π ∨ x ~~ text(-)3,445 + k*4π`

De grafiek geeft: `text(-)3,445 + k*4pi lt x lt text(-)0,555 + k*4pi` .

Opgave 6
a

De periode is `(2π)/(4/3π) = 1,5` . De amplitude is `10` . De evenwichtslijn is `h = 40` . De horizontale verschuiving is `t = 0` . Venster: `[0, 3]xx[30, 50]`

b

`h = 45` geeft `cos(4/3 π * t) = 1/2`

`4/3 π * t` `=` `1/3 π + k*2π ∨ 4/3 π * t = 1 2/3 π + k*2π`
`t` `=` `1/4 + k*1,5 ∨ t = 5/4 + k*1,5`
Opgave 7
a

De periode is `2π` en de amplitude is `12` .

Neem als venster bijvoorbeeld `[0, 4π]xx[text(-)12, 12]` .

b

De periode is `(2pi)/(2pi) = 1` . De amplitude is `50` .

`sin(x)` loopt van `text(-)1` tot `1` . Hieruit volgt dat `50sin(2pi t)+10` loopt van `text(-)40` tot `60` . Neem als venster bijvoorbeeld `[0, 2]xx[text(-)40, 60]` .

c

De periode is `(2pi)/(pi/5) = 10` . De amplitude is `120` .

`cos(x)` loopt van `text(-)1` tot `1` , dus `120cos(pi/5*x)` loopt van `text(-)120` tot `120` .

Neem als venster bijvoorbeeld `[0, 20]xx[text(-)120, 120]` .

d

De periode is `(2pi)/2 = pi` . De amplitude is `20` .

`sin(x)` loopt van `text(-)1` tot `1` , dus `text(-)20sin(2*x)` loopt van `text(-)20` tot `20` .

Neem als venster bijvoorbeeld `[0, 2pi]xx[text(-)20, 20]` .

Opgave 8
a
`cos(1/2 x + 4 )` `=` `1/5`
`1/2 x + 4` `=` `+-arccos(1/5) + k*2pi`
`x` `=` `2 arccos(1/5) - 8 + k*4π ∨ x=text(-)2 arccos(1/5) - 8 + k*4π`
`x` `~~` `text(-)5,261 + k*4π ∨ x ≈ text(-)10,73 + k*4π`
b
`sin(π/5 (x - 2))` `=` `1/2`
`pi/5 (x - 2)` `=` `arcsin(1/2) + k*2pi vv pi/5 (x - 2) = pi - arcsin(1/2) + k*2pi`
`x` `=` `5/pi * 1/6 pi + 2 + k*2pi*5/pi vv x = 5/pi * 5/6 pi + 2 + k*2pi*5/pi`
`x` `=` `5/6 + 2 + k*10 ∨ x = 25/6 + 2 + k*10`
c
`cos(4x)` `=` `1/2 sqrt(3)`
`4x` `=` `arccos(1/2 sqrt(3)) + k*2pi vv x = text(-)arccos(1/2 sqrt(3)) + k*2pi`
`4x` `=` `1/6 pi + k*2pi vv x = text(-)1/6 pi + k*2pi`
`x` `=` `1/24 π + k*1/2 π ∨ x = text(-) 1/24 π + k*1/2 π`
d
`sin((2π)/15 x)` `=` `1/6`
`(2π)/15 x` `=` `arcsin(1/6) + k*2π ∨ (2π)/(15) x = π - arcsin(1/6) + k*2π`
`x` `~~` `0,399 + k*15 ∨ x ≈ 7,100 + k*15`
Opgave 9
a

De amplitude is `20` , dus `f` gaat op en neer tussen `y = 10 +- 20` . Dit geeft `text(B)_(f) = [text(-)10, 30]` .

b

`f(x) = 0` geeft `cos(pi/4 x) = text(-)10/20` , ofwel

`pi/4 x = +-(2pi)/3 + k*2pi` en dus `x = 8/3 + k*8 ∨ x = text(-)8/3 + k*8` .

Op het gegeven interval liggen de nulpunten op `x = 2 2/3, x = 5 1/3, x = 10 2/3` en `x = 13 1/3` .

c

Grafiek: `2 2/3 ≤ x ≤ 5 1/3 ∨ 10 2/3 ≤ x ≤ 13 1/3` .

Opgave 10
a

Schrijf `f(x)` als `f(x) = 2 + 3sin(pi(x + 1))` . Dat is een sinus met periode `2` en een verschuiving van `1` naar links. Een passende cosinusgrafiek zou `1,5` naar rechts verschoven zijn, of algemeen: `1,5 + k*2` .

Schrijf `g(x)` als `g(x) = 2 + 3cos(pi(x + a/pi))` . Een juiste waarde voor `a` is bijvoorbeeld `a = text(-)1,5pi` .

b

Schrijf `f(x)` als `f(x) = 2 + 3sin(pi(x + 1))` . Dat is een sinus met periode `2` en een verschuiving van `1` naar links. Een passende sinusgrafiek, gespiegeld om zijn evenwichtslijn, hoef je niet te verschuiven. Hieruit volgt dat `b=0` .

c

Schrijf `f(x)` als `f(x) = 2 + 3sin(pi(x + 1))` . Dat is een sinus met periode `2` en een verschuiving van `1` naar links. Een passende cosinusgrafiek, gespiegeld om zijn evenwichtslijn, zou `0,5` naar rechts verschoven zijn, of algemeen: `0,5 + k*2` .

Schrijf `k(x)` als `k(x) = 2 - 3cos(pi(x + c/pi))` . Een juiste waarde voor `c` is bijvoorbeeld `c=text(-)0,5pi` .

Opgave 11
a

Voer in: `y_1 = 11 + 10*sin((π/12) x)` .

Venster bijvoorbeeld: `[0, 24]xx[0, 22]` .

b

`11` is de hoogte van de as van het reuzenrad en `10` is de straal van het reuzenrad.

c

De periode is `(2pi)/(pi/12) = 24` seconden.

d

`h(t)=18` geeft `sin((π)/12 t)=0,7` .
Dit geeft: `pi/12 t = arcsin(0,7) vv pi/12 t = pi - arcsin(0,7)` .
Je vindt daarmee `t ≈ 2,962 + k*24 ∨ t ≈ 9,038 + k*24` .

Per periode is het bakje `9,038-2,962~~6,1` seconden hoger dan `18` meter.

Opgave 12
a

`h(t) = 15 sin((2pi)/5*t) + 30` m.

b

`15 sin((2pi)/5*t) + 30 = 20` geeft `sin((2pi)/5*t) = text(-)2/3` .

Hieruit volgt: `t ~~ text(-)0,58 + k*5 vv t ~~ 3,08 + k*5` .

In één omwenteling zit de top van de wiek op `20` m als `t~~3,08 vv t ~~ 4,42` . In de grafiek zie je, dat hij daartussen lager ligt, dat is `1,34` s. De rest van de tijd, dus `5-1,34 = 3,66` s zit hij hoger.

c

Doen.

Opgave 13Getijden
Getijden
a

Gemiddelde waterstand is `(198 + text(-)182)/2 = 8` cm.

b

Maximale afwijking `198 - 8 = 190` cm.

c

`6,29 + 6,29 = 12,58`

d

Klopt redelijk.

e

Periode `(2pi)/((2pi)/(12,25)) = 12,25` , amplitude `190` .

f

`y = 180` geeft `cos((2π)/(12,25) t) = 0,905` en daaruit volgt `t ≈ 0,856 + k*12,25 ∨ t ≈ text(-)0,856 + k*12,25` .
Dus boven `180` van `t ≈ text(-)0,856` tot `t ≈ 0,856` . Dat is ongeveer `1,71` uur.

Opgave 14
a

Periode `1/2` , amplitude `4` , evenwichtslijn `y=0` .

b

Periode `2 π` , amplitude `2` , evenwichtslijn `y=6` en `8` eenheden naar links verschoven.

c

Periode `4` , amplitude `0,5` , evenwichtslijn `0` .

Opgave 15
a

`text(B)_(f) = [text(-)20 - 20sqrt(2), text(-)20 + 20sqrt(2)]`

b

De nulpunten zijn `x = 5/8, x = 7/8, x = 1 5/8` en `x = 1 7/8` .

c

Grafiek: `0 le x le 5/8∨7/8 le x le 1 5/8∨1 7/8 le x le 2` .

verder | terug