Skip to content · ⁨דלג לתוכן⁩

Trigonometric and Polar Functions · ⁨פונקציות טריגונומטריות וקוטביות⁩

AP Precalculus · ⁨פרי-קלקולוס - AP⁩ · Topic 3 · ⁨נושא 3⁩

Video lesson for this topic · ⁨שיעור וידאו לנושא זה⁩ Open the video page · ⁨פתח את עמוד הוידאו⁩
8:08

פונקציות טריגונומטריות וקוטביות

הצפה נקודה סביב מעגל בקצב קבוע. הגובה שלה עולה, יורד ועולה שוב, חוזר על עצמו. אם תציירו את הגובה לאורך הזמן, תקבלו…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון⁩

3.1

Periodic Phenomena · ⁨תופעות מחזוריות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.1.A: Construct graphs of periodic relationships based on verbal representations.

  • 3.1.A.1 A periodic relationship can be identified between two aspects of a context if, as the input values increase, the output values demonstrate a repeating pattern over successive equal-length intervals.
  • 3.1.A.2 The graph of a periodic relationship can be constructed from the graph of a single cycle of the relationship.

Learning Objective 3.1.B: Describe key characteristics of a periodic function based on a verbal representation.

  • 3.1.B.1 The period of the function is the smallest positive value $k$ such that $f(x + k) = f(x)$ for all $x$ in the domain. Consequently, the behavior of a periodic function is completely determined by any interval of width $k$.
  • 3.1.B.2 The period can be estimated by investigating successive equal-length output values and finding where the pattern begins to repeat.
  • 3.1.B.3 Periodic functions take on characteristics of other functions, such as intervals of increase and decrease, different concavities, and various rates of change. However, with periodic functions, all characteristics found in one period of the function will be in every period of the function.
עברית

מטרת הלמידה 3.1.A: בניית גרפים של קשרים מחזוריים על בסיס ייצוגים מילוליים.

  • 3.1.A.1 ניתן לזהות קשר מחזורי בין שני היבטים של הקשר אם, כאשר ערכי הקלט עולים, ערכי הפלט מראים דפוס חוזר בתוך פרקי אורך שווה רצופים.
  • 3.1.A.2 ניתן לבנות את הגרף של קשר מחזורי מתוך הגרף של מחזור אחד בלבד של הקשר.

מטרת הלמידה 3.1.B: תיאור מאפיינים מרכזיים של פונקציה מחזורית על בסיס ייצוג מילולי.

  • 3.1.B.1 התקופה של הפונקציה היא הערך החיובי הקטן ביותר $k$ כך ש$f(x + k) = f(x)$ לכל $x$ בתחום ההגדרה. מכאן, התנהגותה של פונקציה מחזורית נקבעת במלואה על ידי כל פרק בעל רוחב $k$.
  • 3.1.B.2 ניתן להעריך את התקופה על ידי בדיקת ערכי פלט רצופים בעלי אורך שווה וזיהוי הנקודה בה הדפוס מתחיל לחזור על עצמו.
  • 3.1.B.3 פונקציות מחזוריות לוקחות מאפיינים של פונקציות אחרות, כמו פרקי עלייה וירידה, קמבויות שונות ומשכי שינוי מגוונים. עם זאת, בפונקציות מחזוריות, כל המאפיינים שנמצאים במחזור אחד של הפונקציה יהיו קיימים בכל מחזור של הפונקציה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

A relationship is periodic 周期性 if its output pattern repeats at regular input steps. The period 周期 is the smallest positive $k$ with $f(x+k)=f(x)$ for all $x$. You can build the whole graph by copying a single cycle 周期段, and estimate the period by finding how far apart the pattern repeats. Within each cycle a periodic function still has intervals of increase/decrease and maxima/minima.

עברית
התחנה החללית הבינלאומית במסלול: פונקציות טריגונומטריות וקוטביות מתארות תנועה מחזורית ועגלית
התחנה החללית הבינלאומית במסלול: פונקציות טריגונומטריות וקוטביות מתארות תנועה מחזורית ועגלית

יחס הוא מחזורי אם דפוס התוצאה שלו חוזר בשלבים כניסה קבועים. התקופה היא הערך החיובי הקטן ביותר $k$ כך ש-$f(x+k)=f(x)$ לכל $x$. ניתן לבנות את כל הגרף על ידי העתקת מחזור אחד, ולהעריך את התקופה על ידי מציאת המרחק בין חזרות הדפוס. בתוך כל מחזור, פונקציה מחזורית עדיין בעלת קטעים של עלייה/ירידה ומקסימומים/מינימומים.

sin and cos wave between -1 and 1; tan breaks at 90 and 270 degrees
גלי sin ו-cos בין -1 ל-1; tan מתפרץ ב-90 וב-270 מעלות
גלגל הענק בווינה נגד שמיים כחולים
כאשר גלגל הרוטב מסתובב בצורה יציבה, הגובה שלך עולה ויורם שוב ושוב — גל סינוס אמיתי לאורך זמן
3.2

Sine, Cosine, and Tangent · ⁨סינוס, קוסינוס וטנגנס⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.2.A: Determine the sine, cosine, and tangent of an angle using the unit circle.

  • 3.2.A.1 In the coordinate plane, an angle is in standard position when the vertex coincides with the origin and one ray coincides with the positive $x$-axis. The other ray is called the terminal ray. Positive and negative angle measures indicate rotations from the positive $x$-axis in the counterclockwise and clockwise direction, respectively. Angles in standard position that share a terminal ray differ by an integer number of revolutions.
  • 3.2.A.2 The radian measure of an angle in standard position is the ratio of the length of the arc of a circle centered at the origin subtended by the angle to the radius of that same circle. For a unit circle, which has radius $1$, the radian measure is the same as the length of the subtended arc.
  • 3.2.A.3 Given an angle in standard position and a circle centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The sine of the angle is the ratio of the vertical displacement of $P$ from the $x$-axis to the distance between the origin and point $P$. Therefore, for a unit circle, the sine of the angle is the $y$-coordinate of point $P$.
  • 3.2.A.4 Given an angle in standard position and a circle centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The cosine of the angle is the ratio of the horizontal displacement of $P$ from the $y$-axis to the distance between the origin and point $P$. Therefore, for a unit circle, the cosine of the angle is the $x$-coordinate of point $P$.
  • 3.2.A.5 Given an angle in standard position, the tangent of the angle is the slope, if it exists, of the terminal ray. Because the slope of the terminal ray is the ratio of the vertical displacement to the horizontal displacement over any interval, the tangent of the angle is the ratio of the $y$-coordinate to the $x$-coordinate of the point at which the terminal ray intersects the unit circle; alternately, it is the ratio of the angle's sine to its cosine.
עברית

מטרת למידה 3.2.A: לקבוע את הסינוס, הקוסינוס והטנגנס של זווית באמצעות המעגל היחידתי.

  • 3.2.A.1 במישור הקואורדינטי, זווית נמצאת במיקום סטנדרטי כאשר הצומת חופף עם הראשית וקרין אחד חופף עם הציר החיובי $x$. הקרין השני נקרא הקרין הסופי. מידות זווית חיוביות ושליליות מציינות סיבובים מהציר החיובי $x$ בכיוון נגד כיוון השעון ובכיוון השעון בהתאמה. זוויות במיקום סטנדרטי השונות בקרין הסופי שלהן נבדלות במספר שלם של סיבובים.
  • 3.2.A.2 מידת הרדיאן של זווית במיקום סטנדרטי היא היחס בין אורך הקשת של מעגל הממוקם במרכזו הראשית ומותח על ידי הזווית לבין הרדיוס של אותו מעגל. עבור מעגל יחידתי, שרדיוסו $1$, מידת הרדיאן זהה לאורך הקשת המותחת.
  • 3.2.A.3 נתונה זווית במיקום סטנדרטי ומעגל הממוקם במרכזו הראשית, קיים נקודה, $P$, בה הקרין הסופי חותך את המעגל. הסינוס של הזווית הוא היחס בין ההזזה האנכית של $P$ מהציר $x$ לבין המרחק בין הראשית לנקודה $P$. לכן, עבור מעגל יחידתי, הסינוס של הזווית הוא הקואורדינטה ה-$y$ של הנקודה $P$.
  • 3.2.A.4 נתונה זווית במיקום סטנדרטי ומעגל הממוקם במרכזו הראשית, קיים נקודה, $P$, בה הקרין הסופי חותך את המעגל. הקוסינוס של הזווית הוא היחס בין ההזסה האופקית של $P$ מהציר $y$ לבין המרחק בין הראשית לנקודה $P$. לכן, עבור מעגל יחידתי, הקוסינוס של הזווית הוא הקואורדינטה ה-$x$ של הנקודה $P$.
  • 3.2.A.5 נתונה זווית במיקום סטנדרטי, הטנגנס של הזווית הוא השיפוע, אם קיים, של הקרין הסופי. מכיוון ששיפוע הקרין הסופי הוא היחס בין ההזסה האנכית להזסה האופקית בכל תחום, הטנגנס של הזווית הוא היחס בין הקואורדינטה ה-$y$ לקואורדינטה ה-$x$ של הנקודה בה הקרין הסופי חותך את המעגל היחידתי; לחלופין, הוא היחס בין הסינוס של הזווית לקוסינוס שלה.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

An angle is in standard position 标准位置 when its vertex is at the origin and its initial ray lies on the positive $x$-axis. Its radian 弧度 measure is the arc length on a unit circle. For the point $P$ where the terminal ray meets a circle of radius $r$:

$$\cos\theta = \frac{x}{r},\qquad \sin\theta = \frac{y}{r},\qquad \tan\theta = \frac{y}{x}\ (\text{the slope of the terminal ray}).$$

עברית

זווית נמצאת במיקום סטנדרטי כאשר הקודקוד שלה נמצא בראשית הצירים והקרן ההתחלתית שלה מונחת על ציר ה-$x$ החיובי. מידת ה-רדיאנים שלה היא אורך הקשת על מעגל היחידה. עבור הנקודה $P$ שבה הקרן הסופית פוגעת במעגל ברדיוס $r$:

$$\cos\theta = \frac{x}{r},\qquad \sin\theta = \frac{y}{r},\qquad \tan\theta = \frac{y}{x}\ (\text{the slope of the terminal ray}).$$

הצגת צלעות משולש ישר הזווית ביחס לזווית
הצגת צלעות משולש ישר הזווית ביחס לזווית
Explore · ⁨חקור⁩

Read sine and cosine off the unit circle · ⁨קרא סינוס וקוסינוס מעיגה יחידה⁩

On the unit circle a point at angle $\theta$ has coordinates $(\cos\theta,\ \sin\theta)$. Spin the angle to watch sine and cosine trace out as the height and width. · ⁨בעגה יחידה, נקודה בזווית $\theta$ יש לה קואורדינטות $(\cos\theta,\ \sin\theta)$. הסוב את הזווית כדי לצפות בסינוס ובקוסינוס המתפרשים כגובה וכרוחב.⁩

3.3

Sine and Cosine Function Values · ⁨ערכי הפונקציות סינוס וקוסינוס⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.3.A: Determine coordinates of points on a circle centered at the origin.

  • 3.3.A.1 Given an angle of measure $\theta$ in standard position and a circle with radius $r$ centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The coordinates of point $P$ are $(r\cos\theta, r\sin\theta)$.
  • 3.3.A.2 The geometry of isosceles right and equilateral triangles, while attending to the signs of the values based on the quadrant of the angle, can be used to find exact values for the cosine and sine of angles that are multiples of $\dfrac{\pi}{4}$ and $\dfrac{\pi}{6}$ radians and whose terminal rays do not lie on an axis.
עברית

מטרת למידה 3.3.A: לקבוע קואורדינטות של נקודות במעגל הממוקם במרכזו הראשית.

  • 3.3.A.1 נתונה זווית במידה $\theta$ במיקום סטנדרטי ומעגל ברדיוס $r$ הממוקם במרכזו הראשית, קיים נקודה, $P$, בה הקרין הסופי חותך את המעגל. הקואורדינטות של הנקודה $P$ הן $(r\cos\theta, r\sin\theta)$.
  • 3.3.A.2 גיאומטריה של משולשים שווים-שוקיים ושווי-צדדים, תוך התחשבות בסימני הערכים בהתבסס על הרביע בו נמצא הזווית, יכולה לשמש למציאת ערכים מדויקים לקוסינוס ולסינוס של זוויות שהן כפלות של $\dfrac{\pi}{4}$ ו$\dfrac{\pi}{6}$ רדיאנים, כאשר הקרניים הסופיות שלהן אינן נמצאות על ציר.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

On a circle of radius $r$, $x=r\cos\theta$ and $y=r\sin\theta$. Exact values at the special angles ($0,\tfrac{\pi}{6},\tfrac{\pi}{4},\tfrac{\pi}{3},\tfrac{\pi}{2},\dots$) come from isosceles right and equilateral triangle 等边三角形 geometry, with signs set by the quadrant 象限 of the angle.

עברית

על מעגל ברדיוס $r$, $x=r\cos\theta$ ו$y=r\sin\theta$. ערכים מדויקים בזוויות המיוחדות ($0,\tfrac{\pi}{6},\tfrac{\pi}{4},\tfrac{\pi}{3},\tfrac{\pi}{2},\dots$) מגיעים מתוך משולש ישר זווית שווה שוקיים ומשולש שווה צלעות, כאשר הסימנים נקבעים לפי רביע הזווית.

3.4

Sine and Cosine Function Graphs · ⁨גרפים של פונקציות סינוס וקוסינוס⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.4.A: Construct representations of the sine and cosine functions using the unit circle.

  • 3.4.A.1 Given an angle of measure $\theta$ in standard position and a unit circle centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The sine function, $f(\theta) = \sin\theta$, gives the $y$-coordinate, or vertical displacement from the $x$-axis, of point $P$. The domain of the sine function is all real numbers.
  • 3.4.A.2 As the input values, or angle measures, of the sine function increase, the output values oscillate between $-1$ and $1$, taking every value in between and tracking the vertical distance of points on the unit circle from the $x$-axis.
  • 3.4.A.3 Given an angle of measure $\theta$ in standard position and a unit circle centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The cosine function, $f(\theta) = \cos\theta$, gives the $x$-coordinate, or horizontal displacement from the $y$-axis, of point $P$. The domain of the cosine function is all real numbers.
  • 3.4.A.4 As the input values, or angle measures, of the cosine function increase, the output values oscillate between $-1$ and $1$, taking every value in between and tracking the horizontal distance of points on the unit circle from the $y$-axis.
עברית

מטרות לימוד 3.4.A: בניית מייצוגים לפונקציית הסינוס והקוסינוס באמצעות המעגל היחידתי.

  • 3.4.A.1 נתונה זווית בגודל $\theta$ במיקום סטנדרטי ומעגל יחידתי שמרכזו בראשית, קיים נקודה, $P$, בה הקרן הסופית חוצה את המעגל. פונקציית הסינוס, $f(\theta) = \sin\theta$, נותנת את הקואורדינטה ה$y$, או ההזזה האנכית מה$x$-ציר, של הנקודה $P$. תחום ההגדרה של פונקציית הסינוס הוא כל המספרים הממשיים.
  • 3.4.A.2 כאשר ערכי הקלט, או מידות הזווית, של פונקציית הסינוס עולים, ערכי הפלט מתנודדים בין $-1$ ל$1$, לוקחים כל ערך ביניהם ועוקבים אחרי המרחק האנכי של נקודות על המעגל היחידתי מה$x$-ציר.
  • 3.4.A.3 נתונה זווית בגודל $\theta$ במיקום סטנדרטי ומעגל יחידתי שמרכזו בראשית, קיים נקודה, $P$, בה הקרן הסופית חוצה את המעגל. פונקציית הקוסינוס, $f(\theta) = \cos\theta$, נותנת את הקואורדינטה ה$x$, או ההזזה האופקית מה$y$-ציר, של הנקודה $P$. תחום ההגדרה של פונקציית הקוסינוס הוא כל המספרים הממשיים.
  • 3.4.A.4 כאשר ערכי הקלט, או מידות הזווית, של פונקציית הקוסינוס עולים, ערכי הפלט מתנודדים בין $-1$ ל$1$, לוקחים כל ערך ביניהם ועוקבים אחרי המרחק האופקי של נקודות על המעגל היחידתי מה$y$-ציר.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
The unit circle draws the sine curve

On the unit circle 单位圆 ($r=1$), $\sin\theta$ is the $y$-coordinate and $\cos\theta$ is the $x$-coordinate. As $\theta$ increases, both oscillate 振荡 smoothly between $-1$ and $1$ with period $2\pi$. Sine starts at $0$ (rising); cosine starts at $1$. They are the same wave shifted by $\tfrac{\pi}{2}$.

עברית
מעגל היחידה יוצר את גרף הסינוס

על מעגל היחידה ($r=1$), $\sin\theta$ הוא הקואורדינטה ה-$y$ ו$\cos\theta$ הוא הקואורדינטה ה-$x$. כאשר $\theta$ גדל, שתי הפונקציות מתנדדות בצורה חלקה בין $-1$ ל-$1$ עם מחזור $2\pi$. הסינוס מתחיל ב-$0$ (ועולה); הקוסינוס מתחיל ב-$1$. הן אותו גל המוזז ב-$\tfrac{\pi}{2}$.

y = sin x ו-y = cos x הן גלים חלקים בין -1 ל-1
y = sin x ו-y = cos x הן גלים חלקים בין -1 ל-1
Explore · ⁨חקור⁩

Graph a sine wave · ⁨גרף גל סינוס⁩

Unrolling the circle gives the wave $y=\sin x$: it repeats every $2\pi$ (its period) and swings between $-1$ and $1$ (its amplitude). · ⁨הפיכת העיגה למישור נותנת את הגל $y=\sin x$: הוא חוזר על עצמו כל $2\pi$ (תקופה) ומתנדנד בין $-1$ ל$1$ (משרעת).⁩

Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
periodic/ˌpɪərɪˈɒdɪk/ תורני
period/ˈpɪərɪəd/ תקופה
cycle/ˈsaɪkl/ מחזור
standard position/ˈstændəd pəˈzɪʃn/ מיקום סטנדרטי
radian/ˈreɪdɪən/ רדיאן
equilateral triangle/ˌiːkwɪˈlætərəl ˈtraɪæŋɡl/ משולש שווה-צלעות
quadrant/ˈkwɒdrənt/ רביע
unit circle/ˈjuːnɪt ˈsɜːkl/ מעגל היחידה
oscillate/ˈɒsɪleɪt/ מתנודד
sinusoidal function/ˌsaɪnəˈsɔɪdl ˈfʌŋkʃn/ פונקציה סינוסואידלית⟦number⟧
frequency/ˈfriːkwənsi/ תדר
Amplitude/ˈæmplɪtjuːd/ משרעת
Midline/ˈmɪdlaɪn/ קו אמצע
phase shift/feɪz ʃɪft/ הזזת פאזה
inverse trigonometric functions/ɪnˈvɜːs ˌtrɪɡənəʊˈmetrɪk ˈfʌŋkʃnz/ פונקציות טריגונומטריות הפוכות
arcsine/ˈɑːksaɪn/ ארכסינוס
reciprocals/rɪˈsɪprəklz/ הופכים
Pythagorean identity/ˈpaɪθəɡɔːrɪən aɪˈdentɪti/ זהות פיthagorean
sum identities/sʌm aɪˈdentɪtiz/ זהויות סכום
double-angle/ˈdʌbl ˈæŋɡl/ זווית כפולה
3.5

Sinusoidal Functions · ⁨פונקציות סינוסואידליות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.5.A: Identify key characteristics of the sine and cosine functions.

  • 3.5.A.1 A sinusoidal function is any function that involves additive and multiplicative transformations of $f(\theta) = \sin\theta$. The sine and cosine functions are both sinusoidal functions, with $\cos\theta = \sin\left(\theta + \dfrac{\pi}{2}\right)$.
  • 3.5.A.2 The period and frequency of a sinusoidal function are reciprocals. The period of $f(\theta) = \sin\theta$ and $g(\theta) = \cos\theta$ is $2\pi$, and the frequency is $\dfrac{1}{2\pi}$.
  • 3.5.A.3 The amplitude of a sinusoidal function is half the difference between its maximum and minimum values. The amplitude of $f(\theta) = \sin\theta$ and $g(\theta) = \cos\theta$ is $1$.
  • 3.5.A.4 The midline of the graph of a sinusoidal function is determined by the average, or arithmetic mean, of the maximum and minimum values of the function. The midline of the graphs of $y = \sin\theta$ and $y = \cos\theta$ is $y = 0$.
  • 3.5.A.5 As input values increase, the graphs of sinusoidal functions oscillate between concave down and concave up.
  • 3.5.A.6 The graph of $y = \sin\theta$ has rotational symmetry about the origin and is therefore an odd function. The graph of $y = \cos\theta$ has reflective symmetry over the $y$-axis and is therefore an even function.
עברית

מטרות לימוד 3.5.A: זיהוי מאפיינים מרכזיים של פונקציית הסינוס והקוסינוס.

  • 3.5.A.1 פונקציה סינוסואידלית היא כל פונקציה המכילה טרנספורמציות חיבוריות וכפליות של $f(\theta) = \sin\theta$. פונקציית הסינוס והקוסינוס הן שתי פונקציות סינוסואידליות, עם $\cos\theta = \sin\left(\theta + \dfrac{\pi}{2}\right)$.
  • 3.5.A.2 התקופה והתדר של פונקציה סינוסואידלית הם הדדיים. התקופה של $f(\theta) = \sin\theta$ ו$g(\theta) = \cos\theta$ היא $2\pi$, והתדר הוא $\dfrac{1}{2\pi}$.
  • 3.5.A.3 המשרעת של פונקציה סינוסואידלית היא חצי ההפרש בין ערכיה המקסימלי למינימלי. המשרעת של $f(\theta) = \sin\theta$ ו$g(\theta) = \cos\theta$ היא $1$.
  • 3.5.A.4 הקו האמצעי של הגרף של פונקציה סינוסואידלית נקבע על ידי הממוצע האריתמטי של ערכיה המקסימלי והמינימלי. הקו האמצעי של גרפי $y = \sin\theta$ ו$y = \cos\theta$ הוא $y = 0$.
  • 3.5.A.5 כאשר ערכי הקלט עולים, גרפי פונקציות סינוסואידליות מתנודדים בין קעורה כלפי מטה לקעורה כלפי מעלה.
  • 3.5.A.6 לגרף של $y = \sin\theta$ יש סימטריה סיבובית סביב הראשית ולכן זוהי פונקציה זוגית. לגרף של $y = \cos\theta$ יש סימטריה השתקפותית סביב ה$y$-ציר ולכן זוהי פונקציה זוגית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

A sinusoidal function 正弦型函数 is any transformation of sine (or cosine). Its key features:

  • Period and frequency 频率 are reciprocals; $\sin\theta$ has period $2\pi$.
  • Amplitude 振幅 = half the distance between the maximum and minimum output.
  • Midline 中线 $y=d$ = the average of the maximum and minimum (the horizontal center line).

The graph alternates concave up and concave down each half-cycle.

Worked example. For $f(\theta)=3\sin(2\theta)+1$: the amplitude is $3$, the period is $\dfrac{2\pi}{2}=\pi$, and the midline is $y=1$. So the maximum output is $1+3=4$ and the minimum is $1-3=-2$.

עברית

פונקציה סינוסואידלית היא כל טרנספורמציה של סינוס (או קוסינוס). התכונות המרכזיות שלה:

  • מחזור ו-תדר הם הדדים; $\sin\theta$ יש לה מחזור $2\pi$.
  • משרעת = מחצית המרחק בין הערך המקסימלי למינימלי.
  • קו אמצע $y=d$ = הממוצע של המקסימום ומינימום (הקו האופקי באמצע).

הגרף מתחלף בין קמור למטה לקמור למעלה בכל מחצית מחזור.

דוגמה פותרת. עבור $f(\theta)=3\sin(2\theta)+1$: המשרעת היא $3$, המחזור הוא $\dfrac{2\pi}{2}=\pi$, וקו האמצע הוא $y=1$. לכן הערך המקסימלי הוא $1+3=4$ והמינימלי הוא $1-3=-2$.

3.6

Sinusoidal Function Transformations · ⁨טרנספורמציות של פונקציות סינוסואידליות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.6.A: Identify the amplitude, vertical shift, period, and phase shift of a sinusoidal function.

  • 3.6.A.1 Functions that can be written in the form $f(\theta) = a\sin(b(\theta + c)) + d$ or $g(\theta) = a\cos(b(\theta + c)) + d$, where $a, b, c,$ and $d$ are real numbers and $a \neq 0$, are sinusoidal functions and are transformations of the sine and cosine functions. Additive and multiplicative transformations are the same for both sine and cosine because the cosine function is a phase shift of the sine function by $-\dfrac{\pi}{2}$ units.
  • 3.6.A.2 The graph of the additive transformation $g(\theta) = \sin\theta + d$ of the sine function $f(\theta) = \sin\theta$ is a vertical translation of the graph of $f$, including its midline, by $d$ units. The same transformation of the cosine function yields the same result.
  • 3.6.A.3 The graph of the additive transformation $g(\theta) = \sin(\theta + c)$ of the sine function $f(\theta) = \sin\theta$ is a horizontal translation, or phase shift, of the graph of $f$ by $-c$ units. The same transformation of the cosine function yields the same result.
  • 3.6.A.4 The graph of the multiplicative transformation $g(\theta) = a\sin\theta$ of the sine function $f(\theta) = \sin\theta$ is a vertical dilation of the graph of $f$ and differs in amplitude by a factor of $|a|$. The same transformation of the cosine function yields the same result.
  • 3.6.A.5 The graph of the multiplicative transformation $g(\theta) = \sin(b\theta)$ of the sine function $f(\theta) = \sin\theta$ is a horizontal dilation of the graph of $f$ and differs in period by a factor of $\left|\dfrac{1}{b}\right|$. The same transformation of the cosine function yields the same result.
  • 3.6.A.6 The graph of $y = f(\theta) = a\sin(b(\theta + c)) + d$ has an amplitude of $|a|$ units, a period of $\left|\dfrac{1}{b}\right|2\pi$ units, a midline vertical shift of $d$ units from $y = 0$, and a phase shift of $-c$ units. The same transformations of the cosine function yield the same results.
עברית

מטרות לימוד 3.6.A: זיהוי המשרעת, ההזזה האנכית, התקופה וההזזה הפאזית של פונקציה סינוסואידלית.

  • 3.6.A.1 פונקציות שניתן לכתוב בצורה $f(\theta) = a\sin(b(\theta + c)) + d$ או $g(\theta) = a\cos(b(\theta + c)) + d$, כאשר $a, b, c,$ ו$d$ הם מספרים ממשיים ו$a \neq 0$, הן פונקציות סינוסואידליות והן טרנספורמציות של פונקציית הסינוס והקוסינוס. טרנספורמציות חיבוריות וכפליות זהות עבור שתי הפונקציות מכיוון שפונקציית הקוסינוס היא הזזת פאזה של פונקציית הסינוס ב$-\dfrac{\pi}{2}$ יחידות.
  • 3.6.A.2 הגרף של הטרנספורמציה החיבורית $g(\theta) = \sin\theta + d$ של פונקציית הסינוס $f(\theta) = \sin\theta$ הוא העתקה אנכית של הגרף של $f$, כולל הקו האמצעי שלו, ב$d$ יחידות. אותה טרנספורמציה של פונקציית הקוסינוס מניבה את אותו תוצאה.
  • 3.6.A.3 הגרף של הטרנספורמציה החיבורית $g(\theta) = \sin(\theta + c)$ של פונקציית הסינוס $f(\theta) = \sin\theta$ הוא העתקה אופקית, או הזזת פאזה, של הגרף של $f$ ב$-c$ יחידות. אותה טרנספורמציה של פונקציית הקוסינוס מניבה את אותו תוצאה.
  • 3.6.A.4 הגרף של ההכפלה המכפלת $g(\theta) = a\sin\theta$ של פונקציית הסינוס $f(\theta) = \sin\theta$ הוא הרחבה אנכית של הגרף של $f$ ונבדל בהתאמה (אמפליטודה) בגורם של $|a|$. אותה הכפלה של פונקציית הקוסינוס נותנת את אותו תוצאה.
  • 3.6.A.5 הגרף של ההכפלה המכפלת $g(\theta) = \sin(b\theta)$ של פונקציית הסינוס $f(\theta) = \sin\theta$ הוא הרחבה אופקית של הגרף של $f$ ונבדל בתקופה בגורם של $\left|\dfrac{1}{b}\right|$. אותה הכפלה של פונקציית הקוסינוס נותנת את אותו תוצאה.
  • 3.6.A.6 לגרף של $y = f(\theta) = a\sin(b(\theta + c)) + d$ יש אמפליטודה של $|a|$ יחידות, תקופה של $\left|\dfrac{1}{b}\right|2\pi$ יחידות, הזזה אנכית לקו האמצע של $d$ יחידות מ-$y = 0$, והזזת פאזה של $-c$ יחידות. אותי שינויים בפונקציית הקוסינוס נותנים אותן תוצאות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
Amplitude, period & phase of a sinusoid

The general sinusoid is

$$f(\theta)=a\sin\big(b(\theta+c)\big)+d \quad\text{or}\quad a\cos\big(b(\theta+c)\big)+d,$$
where $|a|$ is the amplitude, $\dfrac{2\pi}{|b|}$ is the period, $-c$ is the horizontal phase shift 相移 (a $+c$ inside the bracket shifts the graph left by $c$), and $d$ is the vertical shift (midline). A negative $a$ reflects the wave.

עברית
משרעת, מחזור ופאזה של סינוסואיד

הסינוסואיד הכללית היא

$$f(\theta)=a\sin\big(b(\theta+c)\big)+d \quad\text{or}\quad a\cos\big(b(\theta+c)\big)+d,$$
כאן $|a|$ היא המשרעת, $\dfrac{2\pi}{|b|}$ הוא המחזור, $-c$ הוא הזזת הפאסה האופקית ($+c$ בתוך הסוגריים מזיז את הגרף שמאלה ב-$c$), ו$d$ היא ההזקה האנכית (קו המרכז). ערך שלילי ל-$a$ הופך את הגל.

Explore · ⁨חקור⁩

Stretch and shift a sinusoid · ⁨מתיחה והזזה של סינוסואידה⁩

In $y=a\sin(bx+c)+d$: $a$ sets the amplitude, $b$ the period, $c$ a horizontal phase shift, and $d$ a vertical shift. Change each and watch the wave respond. · ⁨ב$y=a\sin(bx+c)+d$: $a$ קובע את המשרעת, $b$ את התקופה, $c$ הזזת פאזה אופקית, ו$d$ הזזה אנכית. שנה כל אחד וצפה בגל מגיב.⁩

3.7

Sinusoidal Function Context and Data Modeling · ⁨הקשר לפונקציה סינוסואידית ומודל נתונים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.7.A: Construct sinusoidal function models of periodic phenomena.

  • 3.7.A.1 The smallest interval of input values over which the maximum or minimum output values start to repeat, that is, the input-value interval between consecutive maxima or consecutive minima, can be used to determine or estimate the period and frequency for a sinusoidal function model.
  • 3.7.A.2 The maximum and minimum output values can be used to determine or estimate the amplitude and vertical shift for a sinusoidal function model.
  • 3.7.A.3 An actual pair of input-output values can be compared to pairs of input-output values produced by a sinusoidal function model to determine or estimate a phase shift for the model.
  • 3.7.A.4 Sinusoidal function models can be constructed for a data set with technology by estimating key values or using sinusoidal regressions.
  • 3.7.A.5 Sinusoidal functions that model a data set are frequently only useful over their contextual domain and can be used to predict values of the dependent variable from values of the independent variable.
עברית

מטרות למידה 3.7.A: בניית דגמי פונקציות סינוסואידליות לתופעות מחזוריות.

  • 3.7.A.1 התחום הקטן ביותר של ערכי קלט שבו ערכי הפלט המקסימום או המינימום מתחילים לחזור על עצמם, כלומר, תחום ערכי הקלט בין מקסימומים או מינימום עוקבים, יכול לשמש לקביעה או להערכת התקופה והתדר עבור דגם פונקציה סינוסואידלי.
  • 3.7.A.2 ערכי הפלט המקסימום והמינימום יכולים לשמש לקביעה או להערכת ההתאמה (אמפליטודה) וההזזה האנכית עבור דגם פונקציה סינוסואידלי.
  • 3.7.A.3 זוג מעשי של ערכי קלט-פלט ניתן להשוואה לזוגות קלט-פלט שנוצרו על ידי דגם פונקציה סינוסואידלי כדי לקבוע או להעריך הזזת פאזה לדגם.
  • 3.7.A.4 ניתן לבנות דגמי פונקציות סינוסואידליים לערכי נתונים באמצעות טכנולוגיה על ידי הערכת ערכים מפתח או השימוש בריגרסיה סינוסואידלית.
  • 3.7.A.5 פונקציות סינוסואידליות שמדגמות ערכי נתונים משמשות לעיתים רק בתחום ההקשר שלהן וניתן להשתמש בהן לחישוב ערכים של המשתנה התלוי מהערכים של המשתנה החופשי.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

To model periodic data (tides, daylight, temperature): read the period from where the pattern repeats, get the amplitude and midline from the max and min, and set the phase shift so a peak lands at the right input. Technology fits a sinusoidal regression. Such a model is only trustworthy over its contextual domain.

עברית

כדי לדגם נתונים מחזוריים (גאות ושפל, אור יום, טמפרטורה): קראו את המחזור מהנקודה בה הדפוס חוזר על עצמו, קבלו את המשרעת ואת קו המרכז ממקסימום ומינימום, והגדירו את הזזת הפאסה כך ששיא ייפול על הערך הנכון. טכנולוגיה מתאימה רגרסיה סינוסואידית. מודל כזה אמין רק בתחום ההקשר שלו.

3.8

The Tangent Function · ⁨פונקציית הטנג'נט⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.8.A: Construct representations of the tangent function using the unit circle.

  • 3.8.A.1 Given an angle of measure $\theta$ in standard position and a unit circle centered at the origin, there is a point, $P$, where the terminal ray intersects the circle. The tangent function, $f(\theta) = \tan\theta$, gives the slope of the terminal ray.
  • 3.8.A.2 Because the slope of the terminal ray is the ratio of the change in the $y$-values to the change in the $x$-values between any two points on the ray, the tangent function is also the ratio of the sine function to the cosine function. Therefore, $\tan\theta = \dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$, where $\cos\theta \neq 0$.

Learning Objective 3.8.B: Describe key characteristics of the tangent function.

  • 3.8.B.1 Because the slope values of the terminal ray repeat every one-half revolution of the circle, the tangent function has a period of $\pi$.
  • 3.8.B.2 The tangent function demonstrates periodic asymptotic behavior at input values $\theta = \dfrac{\pi}{2} + k\pi$, for integer values of $k$, because $\cos\theta = 0$ at those values.
  • 3.8.B.3 The tangent function increases and its graph changes from concave down to concave up between consecutive asymptotes.
עברית

מטרות למידה 3.8.A: בניית נציגויות לפונקציית הטנג'נט באמצעי מעגל היחידה.

  • 3.8.A.1 נתון זווית בעלת מידה $\theta$ במיקום סטנדרטי ומעגל יחידה שמרכזו בראשית, קיים נקודה, $P$, שבה הקרן הסופית חותכת את המעגל. פונקציית הטנג'נט, $f(\theta) = \tan\theta$, נותנת את השיפוע של הקרן הסופית.
  • 3.8.A.2 מכיוון ששיפוע הקרן הסופית הוא היחס בין השינוי ב-$y$ לשינוי ב-$x$ בין שתי נקודות כלשהן בקרן, פונקציית הטנג'נט היא גם היחס בין פונקציית הסינוס לפונקציית הקוסינוס. לכן, $\tan\theta = \dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$, כאשר $\cos\theta \neq 0$.

מטרות למידה 3.8.B: תיאור מאפיינים מפתח של פונקציית הטנג'נט.

  • 3.8.B.1 מכיוון שערכי השיפוע של הקרן הסופית חוזרים על עצמם בכל מחצית סיבוב של המעגל, לפונקציית הטנג'נט יש תקופה של $\pi$.
  • 3.8.B.2 פונקציית הטנג'נט מציגה התנהגות אסימפטוטית מחזורית בערכי קלט $\theta = \dfrac{\pi}{2} + k\pi$, עבור ערכים שלמים של $k$, מכיוון ש-$\cos\theta = 0$ בערכים אלו.
  • 3.8.B.3 פונקציית הטנג'נט עולה וגרף שלה משתנה מקעור כלפי מטה לקעור כלפי מעלה בין אסימפטוטות עוקבות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

$\tan\theta=\dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$ is the slope of the terminal ray. Its slope values repeat every half-revolution, so its period is $\pi$. It has vertical asymptotes where $\cos\theta=0$ (at $\theta=\tfrac{\pi}{2}+k\pi$), and it is always increasing between consecutive asymptotes, switching concavity at each zero.

עברית

$\tan\theta=\dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}$ הוא השיפוע של הקרן הסופית. ערכי השיפוע שלו חוזרים כל מחצית סיבוב, ולכן המחזור שלו הוא $\pi$. יש לו אסימפטות אנכיות כאשר $\cos\theta=0$ (עבור $\theta=\tfrac{\pi}{2}+k\pi$), והוא תמיד בעלייה בין אסימפטות רצופות, עם שינוי בקעירות בכל נקודת איסוף.

3.9

Inverse Trigonometric Functions · ⁨פונקציות טריגונומטריות הפוכות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.9.A: Construct analytical and graphical representations of the inverse of the sine, cosine, and tangent functions over a restricted domain.

  • 3.9.A.1 For inverse trigonometric functions, the input and output values are switched from their corresponding trigonometric functions, so the output value of an inverse trigonometric function is often interpreted as an angle measure and the input is a value in the range of the corresponding trigonometric function.
  • 3.9.A.2 The inverse trigonometric functions are called arcsine, arccosine, and arctangent (also represented as $\sin^{-1}x, \cos^{-1}x,$ and $\tan^{-1}x$). Because the corresponding trigonometric functions are periodic, they are only invertible if they have restricted domains.
  • 3.9.A.3 In order to define their respective inverse functions, the domain of the sine function is restricted to $\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right]$, the cosine function to $[0, \pi]$, and the tangent function to $\left(-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right)$.
עברית

מטרות למידה 3.9.A: בניית נציגויות אנליטיות וגרפיות של ההפוך של פונקציית הסינוס, הקוסינוס והטנג'נט בתחום מוגבל.

  • 3.9.A.1 עבור פונקציות טריגונומטריות הפוכות, ערכי הקלט והפלט מתחלפים ביחס לפונקציות הטריגונומטריות המקוריות, ולכן ערך הפלט של פונקציה טריגונומטרית הפוכה מופרש לעיתים קרובות כמידת זווית, בעוד שקלט הוא ערך בטווח של הפונקציה הטריגונומטרית המתאימה.
  • 3.9.A.2 הפונקציות הטריגונומטריות ההפוכות נקראות סינוס הפוך, קוסין הפוך ו-טנגנס הפוך (נציגות גם ב$\sin^{-1}x, \cos^{-1}x,$ וב$\tan^{-1}x$). מכיוון שהפונקציות הטריגונומטריות המקוריות הן מחזוריות, הן הפוכות רק אם התחום שלהן מוגבל.
  • 3.9.A.3 כדי להגדיר את הפונקציות ההפוכות הרלוונטיות, תחום הפונקציה סינוס מוגבל ל$\left[-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right]$, תחום הפונקציה קוסין ל$[0, \pi]$, ותחום הפונקציה טנגנס ל$\left(-\dfrac{\pi}{2}, \dfrac{\pi}{2}\right)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

The inverse trigonometric functions 反三角函数 – arcsine 反正弦, arccosine, arctangent – reverse the trig functions, so they take a ratio and return an angle. Because sine, cosine, and tangent repeat, their domains must be restricted (e.g. sine to $[-\tfrac{\pi}{2},\tfrac{\pi}{2}]$) before an inverse can exist.

עברית

הפונקציות הטריגונומטריות ההפוכות – ארכסינוס, ארקקוסין, ארקטנג'נט – הופכות את הפונקציות הטריגונומטריות, ולכן הן לוקחות יחס וחזרות זווית. מכיוון שסינוס, קוסינוס וטנג'נט חוזרים על עצמם, יש להגביל את התחום שלהם (למשל, סינוס ל-$[-\tfrac{\pi}{2},\tfrac{\pi}{2}]$) לפני שקיימת פונקציה הפוכה.

3.10

Trigonometric Equations and Inequalities · ⁨משוואות ואי-שוויונות טריגונומטריים⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.10.A: Solve equations and inequalities involving trigonometric functions.

  • 3.10.A.1 Inverse trigonometric functions are useful in solving equations and inequalities involving trigonometric functions, but solutions may need to be modified due to domain restrictions.
  • 3.10.A.2 Because trigonometric functions are periodic, there are often infinitely many solutions to trigonometric equations.
  • 3.10.A.3 In trigonometric equations and inequalities arising from a contextual scenario, there is often a domain restriction that can be implied from the context, which limits the number of solutions.
עברית

מטרת הלמידה 3.10.A: פתרון משוואות ואי-שוויונים הכוללים פונקציות טריגונומטריות.

  • 3.10.A.1 פונקציות טריגונומטריות הפוכות שימושיות בפתרון משוואות ואי-שוויונים הכוללים פונקציות טריגונומטריות, אך ייתכן שהפתרונים יצטרכו לשנוי בשל הגבלות תחום.
  • 3.10.A.2 מכיוון שפונקציות טריגונומטריות הן מחזוריות, לעיתים קרובות ישנם אינסוף פתרונות למשוואות טריגונומטריות.
  • 3.10.A.3 במשוואות ואי-שוויונים טריגונומטריים הנובעים ממסגרת קונטקסטואלית, לעיתים קרובות קיימת הגבלת תחום שניתן להסיק מהקונטקסט, דבר המגביל את מספר הפתרונים.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Use inverse trig functions to solve trig equations. Because the functions are periodic, there are usually infinitely many solutions – write the general solution by adding multiples of the period, then keep those in the required (often contextual) domain.

Worked example. Solve $2\sin\theta=1$ on $[0,2\pi)$. Then $\sin\theta=\tfrac12$, and on the unit circle sine is positive in the first and second quadrants, so $\theta=\dfrac{\pi}{6}$ or $\dfrac{5\pi}{6}$. Over all reals you would add $2\pi k$ to each.

עברית

השתמשו בפונקציות טריגונומטריות הפוכות כדי לפתור משוואות טריגונומטריות. מכיוון שהפונקציות מחזוריות, יש בדרך כלל אינסוף פתרונות – כתבו את הפתרון הכללי על ידי הוספת כפולות של המחזור, ולאחר מכן שמרו על אלו שנמצאים בתחום הנדרש (שהוא לעיתים קרובות תחום הקשרי).

דוגמה מוצגת. פתרו $2\sin\theta=1$ עבור $[0,2\pi)$. לאחר מכן $\sin\theta=\tfrac12$, ובמעגל היחיד הסינוס חיובי במרובעים הראשון והשני, ולכן $\theta=\dfrac{\pi}{6}$ או $\dfrac{5\pi}{6}$. עבור כל המספרים הממשיים הייתם מוסיפים $2\pi k$ לכל אחד.

3.11

The Secant, Cosecant, and Cotangent Functions · ⁨פונקציות הקטאנס, הקוטאנס והקוטנג'נט⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.11.A: Identify key characteristics of functions that involve quotients of the sine and cosine functions.

  • 3.11.A.1 The secant function, $f(\theta) = \sec\theta$, is the reciprocal of the cosine function, where $\cos\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.2 The cosecant function, $f(\theta) = \csc\theta$, is the reciprocal of the sine function, where $\sin\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.3 The graphs of the secant and cosecant functions have vertical asymptotes where cosine and sine are zero, respectively, and have a range of $(-\infty, -1] \cup [1, \infty)$.
  • 3.11.A.4 The cotangent function, $f(\theta) = \cot\theta$, is the reciprocal of the tangent function, where $\tan\theta \neq 0$. Equivalently, $\cot\theta = \dfrac{\cos\theta}{\sin\theta}$, where $\sin\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.5 The graph of the cotangent function has vertical asymptotes for domain values where $\tan\theta = 0$ and is decreasing between consecutive asymptotes.
עברית

מטרת הלמידה 3.11.A: זיהוי מאפיינים מרכזיים של פונקציות הכוללות מנה של פונקציית הסינוס והקוסינוס.

  • 3.11.A.1 פונקציית הסקנט, $f(\theta) = \sec\theta$, היא ההופך לפונקציית הקוסינוס, כאשר $\cos\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.2 פונקציית הקוסקנט, $f(\theta) = \csc\theta$, היא ההופך לפונקציית הסינוס, כאשר $\sin\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.3 לגרפי פונקציית הסקנט והקוסקנט ישנן אסימפטורות אנכיות כאשר הקוסינוס והסינוס שווים לאפס בהתאמה, ולטווח ערכים של $(-\infty, -1] \cup [1, \infty)$.
  • 3.11.A.4 פונקציית הקוטנג'נט, $f(\theta) = \cot\theta$, היא ההופכת לפונקציית הטנג'נט, כאשר $\tan\theta \neq 0$. באופן שקול, $\cot\theta = \dfrac{\cos\theta}{\sin\theta}$, כאשר $\sin\theta \neq 0$.
  • 3.11.A.5 לגרף פונקציית הקוטנג'נט ישנן אסימפטורות אנכיות עבור ערכי תחום שבהם $\tan\theta = 0$ והוא יורד בין אסימפטורות רצופות.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

These are the reciprocals 倒数 of the main three:

$$\sec\theta=\frac{1}{\cos\theta},\qquad \csc\theta=\frac{1}{\sin\theta},\qquad \cot\theta=\frac{1}{\tan\theta}.$$
Secant and cosecant have vertical asymptotes where cosine and sine are zero; cotangent has them where tangent is zero (where sine is zero).

עברית

אלו הן ההופכים של השלוש ראשונות:

$$\sec\theta=\frac{1}{\cos\theta},\qquad \csc\theta=\frac{1}{\sin\theta},\qquad \cot\theta=\frac{1}{\tan\theta}.$$
לקטאנס ולקוטאנס יש אסימפטות אנכיות כאשר הקוסינוס והסינוס שווים לאפס; לקוטנג'נט יש אותן כאשר הטנג'נט שווה לאפס (כלומר כאשר הסינוס שווה לאפס).

הקטאנס הוא ההופך של הקוסינוס, עם אסימפטות כאשר הקוסינוס שווה לאפס
הקטאנס הוא ההופך של הקוסינוס, עם אסימפטות כאשר הקוסינוס שווה לאפס
3.12

Equivalent Representations of Trigonometric Functions · ⁨צורות ביטוי מקומות של פונקציות טריגונומטריות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.12.A: Rewrite trigonometric expressions in equivalent forms with the Pythagorean identity.

  • 3.12.A.1 The Pythagorean Theorem can be applied to right triangles with points on the unit circle at coordinates $(\cos\theta, \sin\theta)$, resulting in the Pythagorean identity: $\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1$.
  • 3.12.A.2 The Pythagorean identity can be algebraically manipulated into other forms involving trigonometric functions, such as $\tan^2\theta = \sec^2\theta - 1$, and can be used to establish other trigonometric relationships, such as $\arcsin x = \arccos\left(\sqrt{1 - x^2}\right)$, with appropriate domain restrictions.

Learning Objective 3.12.B: Rewrite trigonometric expressions in equivalent forms with sine and cosine sum identities.

  • 3.12.B.1 The sum identity for sine is $\sin(\alpha + \beta) = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta$.
  • 3.12.B.2 The sum identity for cosine is $\cos(\alpha + \beta) = \cos\alpha\cos\beta - \sin\alpha\sin\beta$.
  • 3.12.B.3 The sum identities for sine and cosine can also be used as difference and double-angle identities.
  • 3.12.B.4 Properties of trigonometric functions, known trigonometric identities, and other algebraic properties can be used to verify additional trigonometric identities.

Learning Objective 3.12.C: Solve equations using equivalent analytic representations of trigonometric functions.

  • 3.12.C.1 A specific equivalent form involving trigonometric expressions can make information more accessible.
  • 3.12.C.2 Equivalent trigonometric forms may be useful in solving trigonometric equations and inequalities.
עברית

מטרת למידה 3.12.A: לחזור כתיבות טריגונומטריות לצורות שקולות באמצעות זהות פיthagorean.

  • 3.12.A.1 ניתן להשתמש במשפט פיתגורס משולשים ישרי זווית עם נקודות על המעגל היחידה בנקודות $(\cos\theta, \sin\theta)$, מה שמוביל לזהות הפיתגורס: $\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1$.
  • 3.12.A.2 את זהות הפיתגורס ניתן לעבד אלגברית לצורות אחרות המכילות פונקציות טריגונומטריות, כמו $\tan^2\theta = \sec^2\theta - 1$, וניתן להשתמש בה כדי להוכיח קשרים טריגונומטריים נוספים, כמו $\arcsin x = \arccos\left(\sqrt{1 - x^2}\right)$, עם הגבלות תחום מתאימות.

מטרת למידה 3.12.B: לחזור כתיבות טריגונומטריות לצורות שקולות באמצעות זהויות סכום של סינוס וקוסינוס.

  • 3.12.B.1 זהות הסכום עבור סינוס היא $\sin(\alpha + \beta) = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta$.
  • 3.12.B.2 זהות הסכום עבור קוסינוס היא $\cos(\alpha + \beta) = \cos\alpha\cos\beta - \sin\alpha\sin\beta$.
  • 3.12.B.3 גם זהויות הסכום עבור סינוס וקוסינוס יכולות לשמש כזהויות הפרש וזווית כפולה.
  • 3.12.B.4 ניתן להשתמש בתכונות של פונקציות טריגונומטריות, זהויות טריגונומטריות ידועות ותכונות אלגבריות אחרות כדי לאמת זהויות טריגונומטריות נוספות.

מטרת למידה 3.12.C: לפתור משוואות באמצעות נציגויות אנליטיות שקולות של פונקציות טריגונומטריות.

  • 3.12.C.1 נציגות שקולה ספציפית הכוללת ביטויים טריגונומטריים עשויה להקל על גישה למידע.
  • 3.12.C.2 נציגויות טריגונומטריות שקולות עשויות להיות שימושיות בפתרון משוואות ואי-שוויונים טריגונומטריים.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

The Pythagorean identity 毕达哥拉斯恒等式 comes from $x^2+y^2=1$ on the unit circle:

$$\sin^2\theta+\cos^2\theta=1,$$
which rearranges into forms with $\sec$ and $\tan$. The sum identities 和角公式:
$$\sin(\alpha+\beta)=\sin\alpha\cos\beta+\cos\alpha\sin\beta,\qquad \cos(\alpha+\beta)=\cos\alpha\cos\beta-\sin\alpha\sin\beta,$$
also give the difference and double-angle 二倍角 identities (set $\beta=\alpha$).

עברית

הזהות הפיתגוראית נובעת מ-$x^2+y^2=1$ במעגל היחיד:

$$\sin^2\theta+\cos^2\theta=1,$$
שמתבצע סידור מחדש לצורות עם $\sec$ ו-$\tan$. זהויות סכום:
$$\sin(\alpha+\beta)=\sin\alpha\cos\beta+\cos\alpha\sin\beta,\qquad \cos(\alpha+\beta)=\cos\alpha\cos\beta-\sin\alpha\sin\beta,$$
מספקות גם זהויות הפרש ו-זווית כפולה (הגדר $\beta=\alpha$).

3.13

Trigonometry and Polar Coordinates · ⁨טריגונומטריה וקואורדינטות קוטביות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.13.A: Determine the location of a point in the plane using both rectangular and polar coordinates.

  • 3.13.A.1 The polar coordinate system is based on a grid of circles centered at the origin and on lines through the origin. Polar coordinates are defined as an ordered pair, $(r, \theta)$, such that $|r|$ represents the radius of the circle on which the point lies, and $\theta$ represents the measure of an angle in standard position whose terminal ray includes the point. In the polar coordinate system, the same point can be represented many ways.
  • 3.13.A.2 The coordinates of a point in the polar coordinate system, $(r, \theta)$, can be converted to coordinates in the rectangular coordinate system, $(x, y)$, using $x = r\cos\theta$ and $y = r\sin\theta$.
  • 3.13.A.3 The coordinates of a point in the rectangular coordinate system, $(x, y)$, can be converted to coordinates in the polar coordinate system, $(r, \theta)$, using $r = \sqrt{x^2 + y^2}$ and $\theta = \arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)$ for $x > 0$ or $\theta = \arctan\left(\dfrac{y}{x}\right) + \pi$ for $x < 0$.
  • 3.13.A.4 A complex number can be understood as a point in the complex plane and can be determined by its corresponding rectangular or polar coordinates. When the complex number has the rectangular coordinates $(a, b)$, it can be expressed as $a + bi$. When the complex number has polar coordinates $(r, \theta)$, it can be expressed as $(r\cos\theta) + i(r\sin\theta)$.
עברית

מטרת למידה 3.13.A: לקבוע את מיקום הנקודה במישור באמצעות קואורדינטות רקטינגולריות וקואורדינטות קוטביות.

  • 3.13.A.1 מערכת הקואורדינטות הקוטבית מבוססת על רשת של מעגלים הממוקמים במרכז הראשית ועל קווים העוברים דרכה. הקואורדינטות הקוטביות מוגדרות כזוג מסודר, $(r, \theta)$, כאשר $|r|$ מייצג את הרדיוס של המעגל עליו הנקודה שוכנת, ו$\theta$ מייצג את מידת הזווית במיקום תקני שערוך הסופי שלה מכילה את הנקודה. במערכת הקואורדינטות הקוטבית, אותו נקודה יכולה להיות מוצגת בדרכים רבות.
  • 3.13.A.2 ניתן להמיר את הקואורדינטות של נקודה במערכת הקואורדינטות הקוטבית, $(r, \theta)$, לקואורדינטות במערכת הקואורדינטות הרקטינגולרית, $(x, y)$, באמצעות $x = r\cos\theta$ ו$y = r\sin\theta$.
  • 3.13.A.3 ניתן להמיר את הקואורדינטות של נקודה במערכת הקואורדינטות הרקטינגולרית, $(x, y)$, לקואורדינטות במערכת הקואורדינטות הקוטבית, $(r, \theta)$, באמצעות $r = \sqrt{x^2 + y^2}$ ו$\theta = \arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)$ עבור $x > 0$ או $\theta = \arctan\left(\dfrac{y}{x}\right) + \pi$ עבור $x < 0$.
  • 3.13.A.4 מספר מרוכב ניתן להבין כנקודה במישור המרוכב וניתן לקבועו באמצעות הקואורדינטות הרקטינגולריות או הקוטביות המתאימות לו. כאשר למספר המרוכב יש קואורדינטות רקטינגולריות $(a, b)$, ניתן לבטא אותו כ$a + bi$. כאשר למספר המרוכב יש קואורדינטות קוטביות $(r, \theta)$, ניתן לבטא אותו כ$(r\cos\theta) + i(r\sin\theta)$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

Polar coordinates 极坐标 locate a point by $(r,\theta)$ – distance $r$ from the origin at angle $\theta$. Convert with

$$x=r\cos\theta,\quad y=r\sin\theta,\qquad r=\sqrt{x^2+y^2},\quad \tan\theta=\frac{y}{x}.$$
A complex number 复数 is the point $(x,y)=x+yi$ and can likewise be written with $r$ and $\theta$.

עברית

קואורדינטות קוטביות ממוקמות נקודה באמצעות $(r,\theta)$ – המרחק $r$ מהראשית בזווית $\theta$. הפוך בשימוש

$$x=r\cos\theta,\quad y=r\sin\theta,\qquad r=\sqrt{x^2+y^2},\quad \tan\theta=\frac{y}{x}.$$
מספר מרוכב הוא הנקודה $(x,y)=x+yi$ וניתן לכתוב אותו גם ב-$r$ ו-$\theta$.

Polar coordinates give a point by its distance r and angle theta
קואורדינטות קוטביות נותנות נקודה על פי המרחק r והזווית theta
Vocabulary · ⁨מילון מונחים⁩ Train · ⁨אימון⁩
English עברית
Polar coordinates/ˈpəʊlə kəʊˈɔːdɪnəts/ מערכת קואורדינצות קוטבית
complex number/ˈkɒmpleks ˈnʌmbə/ מספר מרוכב
3.14

Polar Function Graphs · ⁨גרפים של פונקציות קוטביות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.14.A: Construct graphs of polar functions.

  • 3.14.A.1 The graph of the function $r = f(\theta)$ in polar coordinates consists of input-output pairs of values where the input values are angle measures and the output values are radii.
  • 3.14.A.2 The domain of the polar function $r = f(\theta)$, given graphically, can be restricted to a desired portion of the function by selecting endpoints corresponding to the desired angle and radius.
  • 3.14.A.3 When graphing polar functions in the form of $r = f(\theta)$, changes in input values correspond to changes in angle measure from the positive $x$-axis, and changes in output values correspond to changes in distance from the origin.
עברית

מטרת למידה 3.14.A: לבנות גרפים של פונקציות קוטביות.

  • 3.14.A.1 הגרף של הפונקציה $r = f(\theta)$ בקואורדינטות קוטביות מורכב מזוגות ערכים קלט-יציאה, כאשר הערכים הקולטים הם מידות זווית והערכים המקבלים הם רדיוסים.
  • 3.14.A.2 תחום ההגדרה של הפונקציה הקוטבית $r = f(\theta)$, המוצג גרפית, ניתן לצמצם לחלק רצוי מהפונקציה על ידי בחירת נקודות קצה המתאימות לזווית ולרדיוס הרצויים.
  • 3.14.A.3 בעת ציור פונקציות קוטביות בצורה של $r = f(\theta)$, שינויים בערכים הקולמים מתאימים לשינויים במידת הזווית מהציר החיובי $x$, ושינויים בערכים המקבלים מתאימים לשינויים במרחק מהראשית.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English
Tracing a polar curve

The graph of $r=f(\theta)$ is all points $(r,\theta)$ as $\theta$ sweeps around. Restricting the domain of $\theta$ draws only part of the curve. As $\theta$ increases, $r$ grows or shrinks, tracing spirals, circles, roses, and limaçons.

עברית
סימון של עקומה קוטבית

הגרף של $r=f(\theta)$ הוא כל הנקודות $(r,\theta)$ כאשר $\theta$ עובר סביב. הגבלת תחום ההגדרה של $\theta$ ציירת רק חלק מהעקומה. ככל ש-$\theta$ גדל, $r$ מתאריך או מתכווץ, ומשרטט ספירלות, מעגלים, ורדים וליואסקונים.

קרדיויד r = 1 + cos theta, מצויר ישירות בצורה הקוטבית
קרדיויד r = 1 + cos theta, מצויר ישירות בצורה הקוטבית
Explore · ⁨חקור⁩

Plot a curve in polar coordinates · ⁨שרטט עקום במערכת קואורדינטות קוטבית⁩

In polar form a point is a distance $r$ at angle $\theta$. Letting $r$ depend on $\theta$ traces shapes a rule in $x,y$ can't — like this cardioid. · ⁨בצורה קוטבית, נקודה היא במרחק $r$ בזווית $\theta$. כאשר $r$ תלויה ב$\theta$, היא טורשת צורות שכלל ב$x,y$ לא יכול — כמו הקרδιοיד הזה.⁩

3.15

Rates of Change in Polar Functions · ⁨קצבי שינוי בפונקציות קוטביות⁩

Syllabus · ⁨סיילבוס⁩
English

Learning Objective 3.15.A: Describe characteristics of the graph of a polar function.

  • 3.15.A.1 If a polar function, $r = f(\theta)$, is positive and increasing or negative and decreasing, then the distance between $f(\theta)$ and the origin is increasing.
  • 3.15.A.2 If a polar function, $r = f(\theta)$, is positive and decreasing or negative and increasing, then the distance between $f(\theta)$ and the origin is decreasing.
  • 3.15.A.3 For a polar function, $r = f(\theta)$, if the function changes from increasing to decreasing or decreasing to increasing on an interval, then the function has a relative extremum on the interval corresponding to a point relatively closest to or farthest from the origin.
  • 3.15.A.4 The average rate of change of $r$ with respect to $\theta$ over an interval of $\theta$ is the ratio of the change in the radius values to the change in $\theta$ over an interval of $\theta$. Graphically, the average rate of change indicates the rate at which the radius is changing per radian.
  • 3.15.A.5 The average rate of change of $r$ with respect to $\theta$ over an interval of $\theta$ can be used to estimate values of the function within the interval.
עברית

מטרת למידה 3.15.A: לתאר מאפיינים של גרף של פונקציה קוטבית.

  • 3.15.A.1 אם פונקציה קוטבית, $r = f(\theta)$, חיובית ועולה או שלילית ויורדת, אז המרחק בין $f(\theta)$ לבין הראשית גדל.
  • 3.15.A.2 אם פונקציה קוטבית, $r = f(\theta)$, חיובית ויורדת או שלילית ועולה, אז המרחק בין $f(\theta)$ לבין הראשית קטן.
  • 3.15.A.3 עבור פונקציה קוטבית, $r = f(\theta)$, אם הפונקציה משנה כיוון מעלייה לירידה או מירידה לעלייה בתחום מסוים, אז לפונקציה יש אקסטרום מקומי בתחום זה המתאים לנקודה הקרובה ביותר או הרחוקה ביותר יחסית מהראשית.
  • 3.15.A.4 קצב השינוי הממוצע של $r$ ביחס ל-$\theta$ בתחום של $\theta$ הוא היחס בין השינוי בערכי הרדיוס לבין השינוי ב-$\theta$ בתחום של $\theta$. גרפית, קצב השינוי הממוצע מצביע על הקצב שבו הרדיוס משתנה לכל רדיאן.
  • 3.15.A.5 קצב השינוי הממוצע של $r$ ביחס ל-$\theta$ בתחום של $\theta$ יכול לשמש להערכת ערכים של הפונקציה בתוך התחום.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨מקור: תיאור הקורס והמבחן של College Board AP⁩

English

As $\theta$ increases, the distance from the origin $r$ changes:

  • $r$ positive and increasing (or negative and decreasing) $\Rightarrow$ moving away from the origin;
  • $r$ positive and decreasing (or negative and increasing) $\Rightarrow$ moving toward the origin.

Where $r$ switches between increasing and decreasing, the distance reaches a relative extreme. The average rate of change of $r$ with respect to $\theta$, $\dfrac{\Delta r}{\Delta \theta}$, estimates how fast the curve moves in or out over an interval.

עברית

ככל ש-$\theta$ גדל, ה-מרחק מהראשית $r$ משתנה:

  • $r$ חיובי וגדל (או שלילי וקטן) $\Rightarrow$ נע רחוק מהראשית;
  • $r$ חיובי וקטן (או שלילי וגדל) $\Rightarrow$ נע לכיוון הראשית.

כאן ש-$r$ משנה בין גדילה לקטינה, המרחק מגיע לקיצוניות יחסית. קצב השינוי הממוצע של $r$ ביחס ל-$\theta$, $\dfrac{\Delta r}{\Delta \theta}$, מעריך כמה מהר העקומה זזה פנימה או החוצה בתחום נתון.

3.15

Exam tips · ⁨טיפים לבחינות⁩

English
  • Use radians and the unit circle: $\cos\theta$ and $\sin\theta$ are the coordinates, always between $-1$ and $1$.
  • For a sinusoid $a\sin(b(\theta+c))+d$: $|a|$ is the amplitude, $\tfrac{2\pi}{|b|}$ the period, $d$ the midline, and the phase shift is $-c$ (a $+c$ shifts left).
  • Model periodic data by reading period, amplitude, and midline from the max and min.
  • Inverse trig functions need a restricted domain and return an angle; trig equations have infinitely many solutions (add the period).
  • Convert polar↔rectangular with $x=r\cos\theta$, $y=r\sin\theta$.
עברית
  • השתמש ברדיאנים ובמעגל היחיד: $\cos\theta$ ו-$\sin\theta$ הם הקואורדינטות, תמיד בין $-1$ ל-$1$.
  • עבור סינואיד $a\sin(b(\theta+c))+d$: $|a|$ הוא האמפליטודה, $\tfrac{2\pi}{|b|}$ המחזור, $d$ הקו האמצעי, וההזזה הפאזית היא $-c$ ($+c$ מזיז שמאלה).
  • דגם נתונים מחזוריים על ידי קריאת מחזור, אמפליטודה וקו אמצעי מהמקסימום והמינימום.
  • פונקציות טריגונומטריות הפוכות דורשות תחום הגדרה מוגבל וחזרות זווית; משוואות טריגונומטריות יש להן אינסוף פתרונות (הוסף את המחזור).
  • הפוך בין קוטבי↔מלבחי עם $x=r\cos\theta$, $y=r\sin\theta$.

Interactive lessons on this topic · ⁨שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.⁩

Past Papers · ⁨מבחני עבר⁩

More topics in AP Precalculus · ⁨פרי-קלקולוס - AP⁩ · ⁨נושאים נוספים בAP Precalculus · ⁨פרי-קלקולוס - AP⁩⁩

Log in or create account · ⁨היכנס או צור חשבון⁩

IGCSE, A-Level & AP