La función seno
Definición geométrica
El seno de un número real t es la coordenada y (altura) del punto P en el siguiente diagrama, donde |t| es el largo del arco que se indica.
sin t = coordenada y del punto P
Definición "rueda bicicleta"
Si una rueda cuyo radio es 1 roda hacia delante a una velocidad de 1 unidad por segundo, sin t el la altura de un marcador fijo en su neumático después de t segundas, si se empieza a medio camino entre la parte superior y la parte inferior de la rueda.
Gráfica de la función seno
y = sin x
Función seno general
La función seno "generalizado" tiene la siguiente forma:
y = A sin[ω(x - α)] + C
- A es la amplitud (la altura de cada máximo arriba de la línea base).
- C es el desplazamiento vertical (la altura le la línea base).
- P es el periodo o longitud de onda (el longitud de casa ciclo).
- ω es la frecuencia angular, y se expresa por
ω= 2π/P o P = 2π/ω.
- α es el desplazamiento de faso.
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Ejemplos
Considere la siguiente gráfica, que muestra una curva de seno "general" (desplazada y escalada):
Pregunta ¿Que es la ecuación de la gráfica?
Contesta Consultando la función seno generalizado a la izquierda, vemos que la ecuación de esta curva es:
donde
- La línea base (el punto medio de oscilación) se ubica 2 unidades abajo del eje x
- A = amplitud (la altura de cada máximo arriba de la línea base) = 2
- C = desplazamiento vertical = coordenada y de la línea base = -2
- P = periodo (el longitud de casa ciclo, o distancia de un máximo al siguiente) = 4
- ω = frecuencia angular = 2π/P = 2π/4 = π/2
- α = desplazamiento de faso = 1 Esta es la distancia horizontal del eje y al primero punto donde la gráfica cruza la línea base.
Entonces, la ecuación de la curva más arriba es
y = 2 sin[π/2 (x - 1)] - 2
Para comprobar que sirve esta ecuación, pruebela en la evaluador y graficador de funciones o en la graficador Excel (si tienes Excel en su computadora).
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La función coseno
Definición geométrica
El coseno de un número real t es la coordenada x del punto P en el siguiente diagrama, donde |t| es el largo del arco que se indica.
cos t = coordenada x del punto P sin t = coordenada y del punto P
Gráfica de la función coseno
y = cos x
Función coseno general
La función coseno "generalizado" tiene la siguiente forma:
y = A cos[ω(x - α)] + C
- A es la amplitud (la altura de cada máximo arriba de la línea base).
- C es el desplazamiento vertical (la altura le la línea base).
- P es el periodo o longitud de onda (el longitud de casa ciclo).
- ω es la frecuencia angular, y se expresa por
ω= 2π/P o P = 2π/ω.
- α es el desplazamiento de faso.
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Ejemplos
Considere la siguiente gráfica, que muestra la misma curva de seno "general" (desplazada y escalada) que más arriba:
Pregunta ¿Esta vez, que es su ecuación, esta vez escrita como una función coseno general?
Contesta Consultando la función coseno generalizado a la izquierda, vemos que la ecuación de esta curva es:
donde
- La línea base (el punto medio de oscilación) se ubica 2 unidades abajo del eje x
- A = amplitud (la altura de cada máximo arriba de la línea base) = 2
- C = desplazamiento vertical = coordenada y de la línea base = -2
- P = periodo (el longitud de casa ciclo, o distancia de un máximo al siguiente) = 4
- ω = frecuencia angular = 2π/P = 2π/4 = π/2
- α = desplazamiento de faso = 2 Es distinto para coseno: la distancia horizontal del eje y al primero máximo.
Entonces, la ecuación de la curva más arriba es:
y = 2 cos[π/2 (x - 2)] - 2
Para comprobar que sirve esta ecuación, pruebela en la evaluador y graficador de funciones o en la graficador Excel (si tienes Excel en su computadora).
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Identidades trigonométricas fundamentales: Relaciones entre seno y coseno
El seno y coseno de un número t se relacionan con
Podemos obtener la curva coseno desplazando la curva seno hacia la izquierda una distancia igual a π/2. A la inversa, podemos obtener la curva seno desplazando la curva coseno π/2 hacia la derecha. Estos hechos se puede expresar como sigue
cos t = sin(t + π/2)
sin t = cos(t - π/2)
Formulación alternativa
Podemos también obtener la curva coseno por primero invertiendo la curva seno de manera vertical (reemplace t por -t) y después desplazando hacia la derecha una distancia igual a π/2. Esto nos da dos formulas alternativas (que son mas fáciles de recordar):
cos t = sin(π/2 - t) | | El coseno es el seno del complemento. |
sin t = cos(π/2 - t) | | El seno es el coseno del complemento. |
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Ejemplos
Por la identidad a la izquierda obtenemos
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The Other Trigonometric Functions
The ratios and reciprocals of sine and cosine are given their own names:
Tangent | |
tan x = | sin x
cos x |
|
Cotangent: | |
cot x = cot x = | cos x
sin x | = | 1
tan x |
|
Secant: | |
sec x = | 1
cos x |
|
Cosecant: | |
csc x = csc x = | 1
sin x |
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Derivadas de funciones trigonométricas
La siguiente tabla resume las derivadas de las seis funciones trigonométricas, y también sus homólogos que se surgen de la regla de la cadena (es decir, el seno, coseno, etc. de una función).
Regla original |
Regla generalizada (Regla de la cadena) |
d
dx |
sin x = cos x |
|
d
dx |
sin u = cos u |
du
dx |
|
d
dx |
cos x = - sin x |
|
d
dx |
cos u = - sin u |
du
dx |
|
d
dx |
tan x = sec2 x |
|
d
dx |
tan u = sec2u |
du
dx |
|
d
dx |
cot x = - csc2x |
|
d
dx |
cot u = - csc2u |
du
dx |
|
d
dx |
sec x = sec x tan x |
|
d
dx |
sec u = sec u tan u |
du
dx |
|
d
dx |
csc x |
= | - csc x cot x |
|
d
dx |
csc u |
= | - csc u cot u |
du
dx |
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Ejemplo
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Indefinite Integrals of Trigonometric Functions
|
sin x dx |
= |
-cos x + C |
|
|
Porque |
d
dx |
-cos x = sin x |
|
|
cos x dx |
= |
sin x + C |
|
|
Porque |
d
dx |
sin x = cos x |
|
|
tan x dx |
= |
-ln |cos x| + C |
|
|
Porque |
d
dx |
-ln |cos x| = tan x |
|
|
cot x dx |
= |
ln |sin x| + C |
|
|
sec x dx |
= |
ln |sec x + tan x| + C |
|
|
csc x dx |
= |
-ln |csc x + cot x| + C |
|
|
sec2x dx |
= |
tan x + C |
|
|
Porque |
d
dx |
tan x = sec2x |
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