12.7  Periodieke functies >
Periodieke functies
1
a

34 minuten

b

Dat is na 240 minuten, en dus op dezelfde hoogte als bij 240 7 × 34 = 2 minuten 740 2 15 ( 740 620 ) = 724 m hoogte.

c

Als 0 t 15 : h = 620 + 120 15 t = 620 + 8 t ;
Als 17 t 32 : h = 740 120 15 ( t 17 ) = 876 8 t ;
Als 34 t 49 : h = 620 + 8 ( t 34 ) = 348 + 8 t ;
Als 51 t 66 : h = 740 8 ( t 51 ) = 1148 8 t .

d

20:00 uur is 480 minuten na de start, dus 480 34 = 14 2 7 keer de periode vanaf de start, dus in stijgend deel.
620 + 8 t = 700 t = 10 , dus 10 minuten na de start van 14 e periode: 14 × 34 + 10 = 486 minuten na 12:00 uur 20:06 uur.

Standaard cirkelbeweging
2
a

Gondel 3: 1 + 10 = 11 m; Gondel 4: 11 + 10 1 2 2 = 11 + 5 2 m; Gondel 8: 11 10 1 2 2 = 11 5 2 m.

b

Gondel 7: h 7 ( t ) = 11 + 10 sin ( 2 π 20 t ) = 11 + 10 sin ( π 10 t ) ;
Gondel 1: h 1 ( t ) = 11 + 10 sin ( 2 π 20 ( t 5 ) ) = 11 + 10 sin ( π 10 ( t 5 ) ) .

c

Het deel binnen de haakjes van de sinus verandert van teken, dus:
Gondel 7: h 7 ( t ) = 11 + 10 sin ( 2 π 20 t ) = 11 + 10 sin ( π 10 t ) ;
Gondel 1: h 1 ( t ) = 11 + 10 sin ( 2 π 20 ( t 5 ) ) = 11 + 10 sin ( π 10 ( t 5 ) ) .

d

snelheid = omtrek omlooptijd = 20 π 20 3,14 m/s, dus 11,3 km/u.

3

a = sin ( 1 2 π 1 6 π ) cos ( 5 12 π 1 6 π ) = sin ( 1 3 π ) cos ( 1 4 π ) = 1 2 3 1 2 2 = 1 4 6

Formules van sinusoïden
4

T = 14,6 + 4,4 cos ( 2 π 24 ( u 15 ) ) = 14,6 + 4,4 cos ( π 12 ( u 15 ) )
of T = 14,6 + 4,4 sin ( 2 π 24 ( u 9 ) ) = 14,6 + 4,4 sin ( π 12 ( u 9 ) ) .

5

De periode is 60 15 = 4 seconden; per keer ademt de man 7,5 15 = 0,5 liter lucht in, dus de amplitude is 0,25 liter. Evenwichtsstand: V = 4,75 + 0,25 = 5 ; de grafiek begint in een minimum, dus is een kwart periode naar rechts geschoven.
V = 5 + 0,25 sin ( 2 π 4 ( t 1 ) ) = 5 0,25 sin ( π 2 ( t 1 ) ) ;
Of: V = 5 0,25 cos ( 2 π 4 t ) = 5 0,25 cos ( π 2 t )

6
a

Er zijn telkens meerdere mogelijkheden.
A: y = 1 + 2 sin ( π x )
B: y = 10 50 sin ( 4 x )
C: y = 1 + 5 sin ( π 60 ( x 30 ) )
D: y = 9 + 6 cos ( 8 3 x ) of y = 9 + 6 sin ( 8 3 ( x 9 16 π ) )

b

A: y = sin ( x ) V y -as , 1 π y = sin ( π x ) V x -as , 2 y = 2 sin ( π x )
Translatie ( 0, 1 ) y = 1 + 2 sin ( π x )
B: y = sin ( x ) V y -as , 1 4 y = sin ( 4 x ) V x -as , 50 y = 50 sin ( 4 x )
Translatie ( 1 4 π , 10 ) y = 10 + 50 sin ( 4 ( x 1 4 π ) ) = 10 + 50 sin ( 4 x π )
C: y = sin ( x ) V y -as , 60 π y = sin ( π 60 x ) V x -as , 5 y = 5 sin ( π 60 x )
Translatie ( 30, 1 ) y = 1 + 5 sin ( π 60 ( x 30 ) )
D: y = sin ( x ) V y -as , 3 8 y = sin ( 8 3 x ) V x -as , 6 y = 6 sin ( 8 3 x )
Translatie ( 9 16 π ,9 ) y = 9 + 6 sin ( 8 3 ( x 9 16 π ) ) = 9 + 6 sin ( 8 3 x 3 2 π )

7
a

Transformaties: V y -as , 1 2 , V x -as , 2 en translatie ( 1 3 π , 1 2 ) ; periode = π ;
Maxima ( 7 12 π ,2 1 2 ) , ( 1 7 12 π ,2 1 2 ) en minima ( 1 12 π , 1 1 2 ) , ( 1 1 12 π , 1 1 2 ) .

b

Transformaties: V y -as , 1 2 , V x -as , 3 en translatie ( 1 2 π ,4 ) ; periode = π ;
Maximum ( 3 4 π ,7 ) en minimum ( 1 4 π ,1 ) .

c

Transformaties: V y -as , 2 π , V x -as , 2 en translatie ( 2,5 ) ; periode = 4 ;
Maxima: ( 0,7 ) , ( 4,7 ) en ( 8,7 ) ; minima: ( 2,3 ) , ( 6,3 ) en ( 10,3 ) .

Vergelijkingen met sin en cos
8
a
  • x = 0,987 , x = 2,725 , x = 4,129 of x = 5,867

  • x = 5,796

b
  • sin ( x ) = 1 2 3 x = 1 3 π + k 2 π   of   x = 2 3 π + k 2 π

  • 2 x 1 4 π = 1 3 π + k 2 π   of   2 x 1 4 π = 1 3 π + k 2 π
    x = 7 24 π + k π   of   x = 1 24 π + k π

c
  • cos ( 1 3 π x ) = 1 2 2 1 3 π x = 1 4 π + k 2 π   of   1 3 π x = 1 4 π + k 2 π
    x = 1 12 π k 2 π   of   x = 7 12 π k 2 π x = 1 12 π   of   x = 7 12 π

  • sin ( 2 x ) = 1 2 2   of   sin ( 2 x ) = 1 2 2
    2 x = 1 4 π + k 2 π   of   2 x = 5 4 π + k 2 π   of   2 x = 1 4 π + k 2 π   of   2 x = 3 4 π + k 2 π
    x = 1 8 π + k π   of   x = 5 8 π + k π   of   x = 1 8 π + k π   of   x = 3 8 π + k π
    x = 7 8 π , x = 5 8 π , x = 3 8 π , x = 1 8 π , x = 1 8 π , x = 3 8 π , x = 5 8 π , x = 7 8 π

9
a

De minimale druk wordt gegeven door c a en deze is positief (want er wordt gedrukt, niet getrokken), dus c a 0 c a , ofwel a c .

b

De periode is 2 π 2 3 π = 3 seconden;
De vergelijking 40 = 25 sin ( 2 3 π t ) + 28 oplossen met de GR geeft t 0,239 en t 1,261 , dus boven de 40 in 1,022 van de 3 seconden; dat is 34 %.

c

periode = 2 π b = 2 b = π , dus S = 27,5 sin ( π t ) + c ; de waarde van c maakt niet uit voor de snelheid, dus je mag elke waarde ( 27,5 ) nemen.
De helling is maximaal voor t = 0 ( + k 2 ) , dus met de GR de helling bepalen van S = 27,5 sin ( π t ) bij t = 0 geeft S ' max 86,4  (MPa/s), dus de snelheid waarmee de druk verandert is op bepaalde momenten groter dan 60  MPa/s.

10
a

sin ( x ) = 0   of   cos ( x 1 4 π ) = 0 ;
sin ( x ) = 0 geeft x = π of x = 0 of x = π ;
cos ( x 1 4 π ) = 0 leidt tot x 1 4 π = 1 2 π of x 1 4 π = 1 2 π
x = 3 4 π of x = 1 4 π ;
Dus de x -coördinaten zijn π , 1 4 π , 0, 3 4 π en π .

b

Met de GR bepalen: maximum is (ongeveer) 0,854 en het minimum is (ongeveer) 0,146 , dus a 0,854 + 0,146 2 = 0,500 , dus a 0,50 ;
d 0,854 0,500 , dus d 0,35 ;
Met de GR het punt bepalen waarvoor de grafiek van f stijgend door de evenwichtswaarde y = 0,354 gaat (of het midden bepalen van twee maxima van de grafiek van f ) geeft x 0,393 , dus c 0,39 .

Gemengde opgaven
11
a

De amplitude is 3 en de evenwichtsstand is h = 7 , dus de maximale hoogte is 7 + 3 = 10 meter en de minimale hoogte is 7 3 = 4 meter.

b

De vergelijking 7 3 cos ( π 30 x ) = 8 oplossen: cos ( π 30 x ) = 1 3
π 30 x = 1,9106... + k 2 π   of   π 30 x = 1,9106... + k 2 π
x = 18,245... + k 60   of   x = 18,245... + k 60
Dus: x 41,755 of x 41,755 ;
De totale lengte is (ongeveer) 41,755 41,755 84 meter.

c

Sporthal: evenwichtsstand = 6 en amplitude = 2 ;
48 m is 3 4 periode, dus de periode = 48 3 4 = 64 ;
h = 6 - 2 cos ( 2 π 64 x ) of h = 6 + 2 sin ( 2 π 64 ( x 16 ) ) ;
Zwembad: evenwichtsstand = 8 en amplitude = 4 ;
50 m is 3 4 periode, dus de periode = 50 3 4 = 200 3 ;
h = 8 - 4 cos ( 3 π 100 x ) of h = 8 + 4 sin ( 3 π 100 ( x + 50 3 ) ) ;
(Teken de grafiek op de GR om te controleren!)

12
a

A ( 2 3 π ) = ( 1 + 1 2 ) 2 + ( 1 2 3 ) 2 = 3 1,73 ;
A ( 1 3 4 π ) = ( 1 1 2 2 ) 2 + ( 1 2 2 ) 2 = 2 2 0,77

b

Kleinste uitkomst als P in ( 1,0 ) en grootste uitkomst in ( 2,0 ) , dus bereik [ 0,2 ] .

c

A ( t ) = ( 1 cos ( t ) ) 2 + sin 2 ( t )

d

Evenw.waarde = 0 , amplitude = 2 , periode = 4 π , dus a = 0 , b = 2 en c = 1 2 .

e

2 2 cos ( t ) = 0,6 2 2 cos ( t ) = 0,64 cos ( t ) = 0,68
t 0,823... + k 2 π of t 0,823... + k 2 π , dus: t = 0,823 of t = 5,460

13
a

De noemer is nooit nul (want de evenwichtswaarde is groter dan de amplitude).

b

Bereik: 3 4 + sin ( x ) 5 , dus 1 5 1 4 + sin ( x ) 1 3 ; bereik [ 1 5 , 1 3 ] .

c

Eerst gelijkheid oplossen: 1 4 + sin ( x ) = 2 7 8 + 2 sin ( x ) = 7 sin ( x ) = 1 2
x = 1 6 π + k 2 π   of   x = π 1 6 π + k 2 π ;
Op het domein [ 0,2 π ] zijn de oplossingen x = 1 1 6 π of x = 1 5 6 π ;
Schets tekenen (GR): f ( x ) > 2 7 als 1 1 6 π < x < 1 5 6 π .

d

Punt A : sin ( x ) = 1 x = 1 2 π , dus A ( 1 2 π , 1 5 ) ;
Punt B : sin ( x ) = 1 x = 1 1 2 π , dus B ( 1 1 2 π , 1 3 ) ;

e

De horizontale lijn: y = ( 1 5 + 1 3 ) / 2 = 4 15 ;
Met de GR oplossen 1 4 + sin ( x ) = 4 15 geeft x 3,394 ; C ( 3,394 ; 0,267 ) .

f

Als de grafiek een sinusoïde is, dan moet C het midden zijn van lijnstuk A B , dus moet gelden x C = 1 2 ( x A + x B ) = π , maar dat is niet zo.