25 4-5-6 تطبيقات على الدوال المثلثية
تُنمذج الظواهر الدورية (المد والجزر، عجلة دوارة، موجات) بدوال الجيب وجيب التمام.
- نحدد السعة والدورة ومتوسط القيمة.
- نعوّض الزمن ونحل معادلة أو متباينة مثلثية.
- نحول الإجابة إلى المعنى العملي (ساعات، أمتار).
لاحظ: القيمة المتوسطة = c والسعة = |a| في الصيغة \[\begin{gathered}y = a \sin \,\text{bx} + c\end{gathered}\].
- مثال 1: عمق الماء في ميناء بالأمتار بعد t ساعة هو \[\begin{gathered}d = 5 + 3 \sin \left(\dfrac{\pi t}{6}\right)\end{gathered}\].
- أوجد أقصى عمق وأدنى عمق والدورة.
الحل:
السعة = 3 والمتوسط 5.
أقصى عمق = 5 + 3 = 8 م
أدنى عمق = 5 − 3 = 2 م
الدورة = \[\begin{gathered}2\pi \div \left(\dfrac{\pi}{6}\right) = 12\end{gathered}\] ساعة
مثال 2: في المثال السابق متى يكون العمق 6.5 م أو أكثر خلال أول 12 ساعة؟
الحل:
\(5 + 3 \sin \left(\dfrac{\pi t}{6}\right) \ge 6.5\)
\(\sin \left(\dfrac{\pi t}{6}\right) \ge 0.5\)
\(\dfrac{\dfrac{\dfrac{\pi}{6} \le \pi t}{6} \le 5\pi}{6}\)
1 ≤ t ≤ 5
يكون العمق 6.5 م أو أكثر بين الساعة 1 والساعة 5.
مثال 3: عجلة دوّارة تدور دورة كاملة كل 8 دقائق ونصف قطرها 10 م. ما سعة وارتفاع الحركة الرأسية وما الدورة؟
الحل:
السعة = نصف القطر = 10 م
الدورة = 8 دقائق
الارتفاع الكلي بين أعلى وأدنى نقطة = 20 م
تذكر: الأخطاء الشائعة: الخلط بين السعة والمدى؛ تعويض الزمن بوحدة مختلفة عن وحدة الدورة.