Sinusfunksjon og cosinusfunksjon

Sinusfunksjon og cosinusfunksjon

Figuren viser grafen til funksjonen

f(x)=2sin(π4xπ2)1f(x) = 2 \cdot \sin\left(\frac{\pi}{4}x - \frac{\pi}{2}\right) - 1

Grafen til f(x)

Bestem en funksjon på formen g(x)=Acos(cx+φ)+dg(x) = A \cdot \cos(cx + \varphi) + d, som passer til grafen.

Løs likningen cos(π4xπ)=12\cos\left(\dfrac{\pi}{4}x - \pi\right) = \dfrac{1}{2}, der x[0,3π]x \in [0, 3\pi]. Forklar hvor på figuren løsningene ligger.

Fasit

g(x)=2cos(π4x+π)1g(x) = 2\cos\left(\dfrac{\pi}{4}x + \pi\right) - 1

x=83x = \dfrac{8}{3} og x=163x = \dfrac{16}{3}

Løsningsforslag

Vi kan omskrive en sinusfunksjon til en cosinusfunksjon ved å endre på faseforksyvningen. Likevektslinje, periode og amplitude vil være lik som for sinusfunksjonen.

Vi ser at ff har et bunnpunkt i (0,3)(0,-3). Vi vet at cosu\cos u har bunnpunkt når u=πu=\pi, så vi kan faseforskyve med π\pi

g(x)=2cos(π4x+π)1g(x)=2 \cdot \cos\left( \frac{\pi}{4}x+\pi \right)-1

Vi vet at cos60°=cosπ3=12\cos 60\degree=\cos \frac{\pi}{3}=\frac{1}{2}, derfor må cos(π3+2kπ)=12=cos(5π3+2kπ)\cos \left( \frac{\pi}{3}+2k\pi \right)=\frac{1}{2}=\cos \left( \frac{5\pi}{3}+2k\pi \right) der kZk \in \mathbb{Z}. Vi kan løse for xx i to steg. Først setter vi opp likningen

π3+2kπ=π4xπ    x=8k+163\frac{\pi}{3}+2k\pi=\frac{\pi}{4}x-\pi \iff x=8k+\frac{16}{3}

Siden xx er begrenset til [0,3π]\left[ 0,3\pi \right], så er det kun løsningen x=163x=\frac{16}{3} som er gyldig fra denne likningen.

Deretter kan vi sette opp

5π3+2kπ=π4xπ    x=8k+323\frac{5\pi}{3}+2k \pi=\frac{\pi}{4}x-\pi \iff x=8k+\frac{32}{3}

På grunn av avgresningen av xx, så får vi kun en gyldig løsning hvis vi velger k=1k=-1.

x=8(1)+323=83x=8\cdot (-1)+\frac{32}{3}=\frac{8}{3}

Likningen har løsningene x=83x=\frac{8}{3} og x=163x=\frac{16}{3}.

Sensorveiledning

Kandidater som kun finner AA og dd får ingen uttelling. Kandidater som finner tre verdier kan få 1 poeng.

1 poeng for å løse likningen og finne to løsninger, og 1 poeng for å forklare hvor de ligger på figuren.